夏伟鹏，郭志伟

（武汉大学水利水电学院，武汉430072）

0 引 言

轴流式水力机械的应用十分广泛，如应用于农业输水和城市排涝的轴流泵［1，2］。轴流式水力机械实际运行情况十分复杂，在偏离设计工况运行时，轴流式水力机械的水力性能会明显降低，国内外学者针对此进行了大量研究。学者们研究发现流场对轴流泵有着重要的影响，导叶对泵出口流态起着重要作用。导叶可以显著减少出口回流和漩涡，改善轴流泵出口流态，减少能量损失。同时发现，针对不同工况，可以通过调节后置导叶叶片安放角，改变导叶出口流体速度，从而达到最优旋流要求，提高轴流式水力机械的水力性能［3-8］。在轴流式喷水推进泵中，同样发现进水不均匀和间隙等均会严重影响轴流式喷水推进泵水力性能［9-11］，进水不均匀在进水管和导叶中引起大量的能量损失，并且在导叶后缘附近观察到明显的流动分离，从而会降低轴流式喷水推进泵的扬程和效率。因此，不同轴流式水力机械内部流动均会对泵的扬程和效率产生明显的影响，采用有效的设计技术对轴流式水力机械性能尤其是偏离设计点的性能有着重要指导意义。

轴流式水力机械的核心做功部件是叶轮，当前改善轴流式水力机械水力性能的主要措施很少与叶轮密切相关。近些年，人们开始从大自然寻找灵感，应用仿生技术来解决工程问题。Fish 等［12，13］发现座头鲸鳍的波状前缘起到增强升力装置的作用，控制鳍状肢上方的流动，并在大攻角下保持升力，使其具有高度的机动性。……