改进空化模型的策略与方法

2025-09-29 历史故事版权反馈

【摘要】：质量运输空化模型采用不同的凝结项经验系数Ccond和蒸发项经验系数Cvapo控制质量和动量的交换。如图2.5所示，基于Zwart-Gerber-Belamri空化模型的离心泵空化流动数值计算结果与试验结果相差较大。为分析凝结项经验系数对泵空化流动数值计算的影响，在质量输运空化模型中默认值Ccond=0.01的基础上，凝结项经验系数分别取为0.001、0.000 1、0.000 01、0.000 001、0.000 000 1，对离心泵的两种工况Q=19.80 m3/h和Q=25.33 m3/h下的空化流动进行定常数值计算。继续降低Ccond至0.000 1时，扬程曲线变化较明显。

质量运输空化模型采用不同的凝结项经验系数Ccond和蒸发项经验系数Cvapo控制质量和动量的交换。因此，经验系数Ccond和Cvapo对空化流动计算结果有较大的影响。

如图2.5所示，基于Zwart-Gerber-Belamri空化模型的离心泵空化流动数值计算结果（图2.5中默认值Ccond=0.01时）与试验结果相差较大。为提高离心泵空化流动数值模拟的精确度，应减小凝结项经验系数Ccond的取值，因为空化流动数值计算中，凝结项经验系数的影响比蒸发项经验系数大［143］。

离心泵空化的外特性测试中，离心泵进口断面流体能量与饱和蒸汽压力对应能量之差，称之为有效空化余量NPSHa：

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临界空化余量NPSHc定义为泵扬程下降3%时的有效空化余量值。(https://www.chuimin.cn)

为分析凝结项经验系数对泵空化流动数值计算的影响，在质量输运空化模型中默认值Ccond=0.01的基础上，凝结项经验系数分别取为0.001、0.000 1、0.000 01、0.000 001、0.000 000 1，对离心泵的两种工况Q=19.80 m3/h（0.8Qd）和Q=25.33 m3/h（1.0Qd）下的空化流动进行定常数值计算。6个不同凝结项经验系数对应的数值模拟结果与试验结果的对比如图2.5所示。

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图2.5　离心泵扬程和有效空化余量的关系

（a）0.8Qd；（b）1.0Qd

由图2.5可见，两种工况下，凝结项经验系数默认值Ccond=0.01对应的计算结果与试验结果相差较大，降低Ccond至0.001时，扬程曲线变化不明显。继续降低Ccond至0.000 1时，扬程曲线变化较明显。再继续降低Ccond至0.000 01、0.000 001、0.000 000 1时，小流量工况下3个不同凝结项经验系数对应的3条扬程曲线与Ccond为0.000 1对应的扬程曲线基本重叠在一起；设计流量工况下3个不同凝结项经验系数对应的3条扬程曲线基本重叠在一起，Ccond=0.000 1对应的扬程曲线相比下降得快一些，但3个不同凝结项经验系数时的临界空化余量值和凝结项经验系数为0.000 1时的临界空化余量值与试验结果的对比显示，Ccond=0.000 01、0.000 001、0.000 000 1时的偏差为11.5%，Ccond=0.000 1时的偏差为3.3%。因此，凝结项经验系取为0.000 1，对离心泵非定常空化流动进行数值计算，并对其进行进一步验证。

改进空化模型的策略与方法

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