佛山路灯车  路灯车汽蚀状态下旋转空化流动的数值计算  佛山路灯车, 佛山路灯车公司, 佛山路灯车价格   在非汽蚀状态数值计算的基础上，研究了变转速工况下不同叶片倾角、不同叶片数量、不同叶片厚度、不同轴向间隙、不同祸坑深度对热能发生器内部汽蚀特性的影响情况，将非汽蚀状态下的计算结果作为本章汽蚀研究的初始条件。基于计算流体力学软件中的ＣＦＸ平台，通过数值计算得到热能发生器内部流场各位置上流动参数的分布情况。由于汽烛特性主要与气泡的体积分数相关，因此本章重点对流场各位置上的气泡体积分数的分布进行了研究分析，探究了热能发生器肉部空化流动的变化情况和对其汽蚀特性的影响规律。再根据内部端动能和端动能耗散的分布情况来预估热能发生器的能量性能。综合考虑汽蚀性能和工作效率，优选出性能优良的热能发生器结构参数。由于篇幅原因，本章中只提取了不同叶片倾角下的气泡体积分数分布云图，其他结构参数下的气泡体积分数分布云图类似。

       在额定转速４０００ｒ／ｍｉｎ情况下进行仿真分析，得到不同叶片倾角下流场各位置上的气泡体积分数分布云图。 额定转速下，不同叶片倾角时热能发生器内部流场气泡体积分数分布云图。从團中可以看出，当叶片倾角为４５°时，进口环形流道上的气泡体积分数分布最多，而其他情况下进口流道上几乎没有气泡的分布；随着叶片倾角的增大，流场上气泡体积分数的分布在逐渐减小，当叶片倾角为９０°时，流场上几乎没有气泡的产生。因３８为，随着叶片倾角的增大，水流进入热能发生器内部打在叶片上的冲击角也随之增大，减小了叶片的阻塞，从而増大了进口面积，减小了流动损失，因而水流引起的里降减小，压力更高，低于汽化压力的情况减小，气泡产生少，因此汽蚀减轻。从以上三组云图中发现，进口环形流道上的气泡体积分数分布除了４５°情况下气泡分布较多以外，其他情况下进口流道上的气泡体积分数很少，几乎为零。定子和转子壁面上的气泡体积分数分布均随着叶片倾角的增大而减小，当倾角为９０＂时，气泡体积分数几乎为零，但是在较大的叶片倾角下，会影响热能发生器的工作效率.  各叶片倾角下转子叶片和定子叶片吸力面与背压面气泡体积分数分布情况。 随着叶片倾角的增大，定子和转子叶片吸力面和背压面上的气泡体积分数分布均在减小；而在同一叶片倾角下，转子和定子吸力面上的气泡体积分数明显大于背压面上的气泡体积分数，并且呈现出从叶片进口向祸坑内部，气泡体积分数的分布逐渐减小。  分别为流场整体、进口环形流道、定子壁面和转子壁面上的气泡体积分数分布曲线。从图中可以看到曲线都呈现随着转速的增大，气泡体积分数增大的趋势。说明转速越高越容易产生汽蚀，汽蚀越严重。随着叶片倾角的增大，气泡体积分数分布越小，表明叶片倾角越大，越不易产生汽蚀，汽蚀状况会减轻。当叶片倾角为３０￣６０。时，气泡体积分数相差不大；但是当倾角超过６０°时，在转速低于４０００ｒ／ｍｉｎ时，气泡体积分数会明显减小。当转速达到４０００ｒ／ｍｍ时，转子壁面上的最高气泡体积分数超过〇．８，因此造成流场整体的气泡体积分数也高于0.８。  流场进口环形流道上的气泡体积分数分布曲线图。从图中可以看到，当叶片倾角为４５°时，气泡体积分数会明显高于其他倾角的情况。此时当转速高于３０００ｒ／ｍｉｎ后，气泡体积分数会明显増大；转速增大到接近４０００ｒ／ｍｉｎ时，气泡体积分数维持在一个相当大的数值，表明汽蚀相当严重。当叶片倾角为３０°、５八、６０。时，气泡体积分数的分布情况一致，随转速的变化曲线几乎重合。当叶片倾角为７５。时，转速低于６０００ｒ／ｍｉｎ时，进口流道上的气泡体积分数几乎为零，几乎不会产生汽蚀；当转速超过６０００ｒ／ｍｍ时，气泡体积分数迅速增大；到达７０００ｒ／ｍｉｎ时，气泡体积分数达到最大值，汽蚀相当严重。而当叶片倾角为９０°时，转速的增大不会影响气泡体积分数的分布，整个进口流道上的气泡体积分数几乎为零，不会产生汽蚀。   热能发生器径向位置上的最高气泡体积分数和平均气泡体积分数的分布曲线。各叶片倾角下的气泡体积分数分布趋势一致，随着叶片倾角的增大，气泡体积分数下降。在径向位置为化６￣０．８之间，气泡体积分数分布相对较高，表明在这些地方汽蚀较为严重。但是在平均气泡体积分数的分布曲线上，４５°倾角时气泡体积分数最大，３０°、５５°、６０°情况下次之，而７５°、９０°时气泡体积分数最低，表明此时汽蚀情况最轻。因为随着叶片倾角的增大，水流进入热能发生器内部打在叶片上的冲击角也随之增大，减小了叶片的阻塞，从而增大了进口面积，减小了流动损失，因而水流引起的压降减小，压力更高，低于汽化压力的情况减小，气泡产生较少，因此汽蚀减轻。为探究热能发生器内部工作效率情况，提取了热能发生器内部端动能及端动能耗散的分布。结果表明，端动能主要分布在转子与定子壁面上，且具有相似性。在接近轴孔的环形面滿动能较大，随着半径的増大，瑞动能有一个减小趋势，然后在转子和定子外缘又开始增大。即呈中间低凹两端上翅的形式。在叶片吸力面中心位置上的縮动能分布较低。端动能主要来源于时均流，通过雷诺切应力做功给端流提供能量。热能发生器内部端动能的上述分布规律表明，热能发生器转定子内缘与外缘上的縮流在时均流上提取的能量较多，即时均流在这些区域上损失于端流的量较多，这是能量损失的主要组成部分。 热能发生器转子壁面与定子壁面上端动能耗散的分布情况与端动能的分布情况相似，都是中间区域较低，两端边缘较大，瑞动能较大的区域端动能耗散也较大也表明转子与定子中心边缘与外缘区域是内流体能量损失的主要区域，所以为达到良好的节能效果，提高热能发生器工作效率，就心须对热能发生器结构进行调整，使热能发生器内部端动能和端动能耗散降低。

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       不同叶片倾角下的最大端动能分布情况，定子壁面和转子壁面上的瑞动能分布趋势基本一致。但是不同的叶片倾角瑞动能变化较大，随着叶片倾角的增大，端动能的分布先增大再减小，在叶片倾角为３０°￣６０°区间上的端动能较小。 定子壁面与转子壁面上的端动能耗散的分布情况，叶片倾角在３０°￣６０°区间１及９０°时端动能耗散较小，其他情况下定子与转子壁面上的端动能耗散较大。 在转速为３０００ｒ／ｍｉｎ时，叶片数量越多，气泡体积分数相对越小，但都在９〇％以上；当转速达到４０００ｒ／ｍｉｎ，无论叶片数为多少，流场整体上的最高气泡体积分数的变化开始趋于稳定，趋近于１。 进口环形流道上的气泡体积分数分布曲线，图中显示各叶片数量下的变化情况基本一致。当转速达到一定值，进口环形流道上出现气泡，而当转速増大气泡体秘分数会明显增加。当转速增加到一定值后，气泡的增加达到一个稳定值。叶片数越多，这种变化趋势会有滞后现象。如图当定子叶片数为１５，转子叶片数为１８、１９时，这种变化情况在转速达到４０００ｒ／ｍｉｎ时出现，而其他叶片数情况下是在转速达到３０００ｒ／ｍｉｎ时出现这种变化趋势。 定子壁面和转子壁面上的最高气泡体积分数分布情况。图中变化趋势一致，均随着转速的增大，气泡体积分数逐渐增大并趋于稳定；当叶片数越多时，气泡的体积分数会相对较低；从图中可见，在ｓｌ２ｒｌ６（即定子叶片数为１２，转子叶片数为１６）、ｓｌ５ｒｌ６、ｓｌ５ｒｌ８、ｓｌ５ｒｌ９这四种情况下定子壁面上的最高气泡体积分数分布相对较低，在Ｓｌ５ｒｌ８、ｓｌ５ｒｌ９这两种情况下转子壁面最高气泡体积分数分布相对较低。如上图５－１８所示为不同叶片数量下的最高气泡体积分数和平均气泡体积分数在径向位置上的分布情况。各叶片数量下的气泡体积分数在径向位置上的变化趋势基本一致，都集中分布在０．６￣０．８之间。叶片数量越多，气泡体积分数相对越小。当转子与定子叶片数相差越多，气泡体积分数越低。因为，叶片数越多，叶片与叶片之间的水流越少，相应引起压降的可能性降低，因此气泡的产生减少，汽蚀减轻。

     定子叶片数为９时的端动能耗散分布,  不同叶片数的组合下，端动能呈现不同的变化规律。当定子叶片数为９时，随着转子叶片数的增加转子壁面上的滿动能减小，而定子壁面上的滿动能增大；在Ｓ１２时，端动能相对最小（定子壁面７０、转子壁面１０５）；当定子叶片数为１２时，随着转子叶片数的增大，定子壁面与转子壁面上的端动能均有增大趋势，在ｓｌ２ｒｌ４时相对最低（定子壁面５５、转子壁面７０）；当定子叶片数为１５时，随着转子叶片数的增加，转子壁面上的縮动能先大幅増大再减小，定子壁面上的滿动能呈现相反的趋势即先大幅减小再增大，相对瑞动能最低的值是在ｓｌ５ｒｌ７（定子壁面５５、转子壁面７０）。图５－１９人５－１如、５－１９／分别是定子叶片数为９、１２、１５时不同转子叶片数下的端动能耗散分布曲线图。当定子叶片数为９时，随着转子叶片数的増加，定子壁面上的瑞动能耗散呈现先减小后增大趋势，转子壁面上的端动能耗散减小；转子叶片数增大到１２时，转子壁面上的端动能耗散不变，这种情况下縮动能耗散相对最小是在ｓ９ｒｌ２时（定子壁面５ｘｌ〇６，转子壁面３．８Ｘ１０６）；当定子叶片数为１２时，随着转子叶片数的增加，定子壁面上的端动能耗散呈现先增大后减小，而转子壁面上的滿动能耗散逐渐增大，这种情况下端动能耗散相对较小的值出现在ｓｌ２ｒｌ３、ｓｌ２ｒｌ４；当定子叶片数为１５时，随着转子叶片数的増大，定子壁面上的瑞动能耗散逐渐増大，转子壁面上的端动能耗散变化范围较小，此时端动能耗散相对较低的值出现在ｓｌ５ｒｌ６、ｓｌ５ｒｌ７上。

        在不同叶片厚度下热能发生器内部流场非汽蚀的仿真基础上研究其内部空化特性，通过仿真结果得到ｔｉＡ下不同流场位置上的气泡体积分数分布曲线：由以上曲线图可得出一下结论：

     （１）综合以上４个曲线图可知，随着转速的增大，气泡体积分数的分布增大；当转速达到一定值后，气泡体积分数增大到较大值后维持稳定；随着叶片厚度的增加，气泡体积分数的分布减小，且随着转速的上升趋势会有滞后。

     (2） 可以发现变化趋势基本一致，当叶片厚度为１４ｍｍ￣１６ｍｍ时，气泡的体积分数相对其他叶片厚度较低；当叶片厚度在６ｍｍ？三ｍｍ时，进口环形流道上的气泡体积分数维持在一个相当大的数值，且随转速的变化很小；当叶片厚度为１２ｍｍ时，转速达到３０００ｒ／ｍｉａ时，进口环形流道上开始出现气泡，且随着转速的增大，气泡体积分数剧增，转速达到４０００ｒ／ｍｉｎ时增大到一定的数值后维持稳定；当叶片厚度为Ｍｍｍ时，转速达到４０００ｒ／ｍｉｎ时，进口环形流道才会出现气泡；而当叶片厚度为１６ｍｍ时，转速达到５０００ｒ／ｍｉｎ时进口环形流道才会有气泡的分布。

   （３）因此，为减轻热能发生器的汽蚀状况，可选择较大的叶片厚度。叶片厚度为１４ｍｍ和１６ｍｍ时，气泡体积分数相对最低，因此汽蚀情况最轻。因为当叶片厚度较大时，叶片之间的水流减少，引起的流动损失减少，压降减小，相应的气泡产生减少，汽蚀减轻。瑞动能和滿动能耗散的分布趋势基本相同，均在叶片厚度为１０ｍｍ- １４ｍｍ之间分布较低。

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