叶轮和导叶是轴流泵装置中的重要过流部件,而轴流泵后导叶(以下简称导叶)是泵内动能回收的主要部件。水泵内部流态的优劣直接影响泵的性能,因此其内部流动情况一直是泵设计人员十分关心的问题。我国目前正在建设中的南水北调东线工程全部采用大型轴流泵站、混流泵站和贯流泵站。在研制轴流泵水力模型中,必须考虑导叶与叶轮的优化配合。泵站的技术改造过程中,为提高整体性能,也常常遇到更换导叶的问题。 近年来随着计算机的高速发展,使得许多商用CFD(computational fluidsdynamics)软件得以广泛使用。轴流泵内部流动的全三维数值模拟是了解泵内部流速矢量、压力分布及汽蚀性能的有效途径,为叶片的设计和导叶的选型提供了可靠的依据,是提高泵综合性能的重要手段之一。 本文基于RANS方程和RNG紊流模型,采用商用三维流体计算软件CFX-TurboGrid及CFX-TASCflow对叶轮和导叶内部三维不可压缩湍流流场进行数值模拟,计算不同方案在不同工况下(包括大流量工况,设计工况,小流量工况)流场及外特性。计算结果表明:网格划分的数量及质量对计算结果有一定影响;流场数值模拟结果与模型试验结果一致;导叶对叶轮的流场影响很小,对泵的影响主要取决于导叶自身的能量回收情况,计算叶轮流场时,可忽略导叶的影响;导叶对泵段综合性能影响较为明显;导叶的设计工况不同使得泵装置的高效区产生明显偏移;初步分析轴流泵叶轮内部的气蚀性能,为进一步完善泵的设计、提高泵设计水平提供有益的参考。 本文得到江苏省重点实验室开放基金(编号:KJS02038)和江苏省教育厅高校自然科学计划(编号:03KJB570162)项目资助。