低比转速离心泵叶轮内三维流场PIV试验及数值仿真

PIV Experimental and Numerical Investigations of Flow Field Inside Blades of a Low Specific Speed Pump

为研究低比转速离心泵内部流场分布情况,借助于PIV试验,结合数值仿真方法对一台叶轮直径为187 mm、比转速为70的离心泵叶轮通道流场进行了测量及数值模拟计算。为对比不同湍流模型计算结果的可信度,分别采用Standard k-ε模型、RNG k-ε模型、SST k-ω模型进行计算,并将流场计算结果与PIV试验结果进行了对比。研究结果表明:在小流量工况下,叶轮通道内速度分布较不均匀,在通道后半区域靠近叶片工作面存在明显的低速区,叶片背面的中前部区域附近出现高速区;随着流量增大,叶轮通道内部速度分布渐趋均匀,水流出口角增加。三个湍流模型计算结果与试验结果吻合较好,尤其是对低速区的模拟较好。对比三个不同的湍流模型,在小流量工况及设计流量工况下,RNG k-ε模型计算结果与试验值更为接近;在大流量工况下,Standard k-ε模型计算结果与试验值吻合更好。对比离心泵整体性能表现,扬程、效率计算结果均远高于试验测量值。