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泵类推进器进水流道速度分布

时间:2023-09-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:效率是进水流道性能的一个全局衡量参数。此外,尤其需要对流道出口截面的速度分量在二维平面上的分布特征进行量化分析,如图3.34所示。当偏离角为0时,泵进口对应为理想的垂直入射进流,无周向速度分量。图3.34某进水流道给定进速比时出口不同半径处轴向速度分量沿周向分布示意图3.35某进水流道给定进速比时出口不同半径处沿周向分布的入射角

泵类推进器进水流道速度分布

效率是进水流道性能的一个全局衡量参数。从式(3.33)可知,计算效率时聚焦的是基于质量流量平均的流道进、出口截面平均速度,是从流体能量的角度进行描述。但是,流道的核心功能除了体现在积分流量和平均速度外,还体现在与泵效率密切相关的截面速度场分布上,尤其是流道进口面的垂向速度分布(平进口式流道)和出口面的轴向速度分布。对于流道出口面的速度分布来说(暂不考虑喷口下倾角),无论是垂向方向的速度梯度,还是叶轮旋向、驱动轴旋转带来的左右舷速度不对称度,以及反应轴向速度分量能量占比的速度不均匀度,都应该是流道内部沿中轴曲线不同截面的速度分布的分析对象,而且还应总结轴向速度分量分布随进速比的变化规律,反过来从性能的角度对进水流道几何参数化设计做出调整设计。

此外,尤其需要对流道出口截面的速度分量在二维平面上的分布特征进行量化分析,如图3.34所示。不同半径处的轴向速度分量沿周向角度的分布规律及其平均值与转子叶片叶截面的进流角和入射角直接相关,如图3.35所示,不仅直接影响转子叶片受力和空化性能,而且有助于找到临界最佳侧斜角,值得细化分析。图3.34中,vx(r,θ)为轴向速度分量。图3.35中,偏离角为泵进口真实进流角βreal与均匀来流条件下理想进流角βideal之间的偏差角度,分别定义为

式中,Apump为泵进口面积,也是流道出口面积。显然,真实进流角和偏离角都与径向位置和周向角度有关。当偏离角为0时,泵进口对应为理想的垂直入射进流,无周向速度分量。偏离角越小,表明进水流道的出流品质越高。为了更加直观地描述流道出流品质,引入平均轴向速度分量的正则度系数

当λ=1时,泵进口为理想的垂直入射进流。再联合流道出口的轴向速度分量不均匀度系数

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则可以从流道出口速度的幅值和角度两个维度来综合评价出流品质,进而为泵转子叶片设计提供充分信息。

图3.34 某进水流道给定进速比时出口不同半径处轴向速度分量沿周向分布示意

图3.35 某进水流道给定进速比时出口不同半径处沿周向分布的入射角

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