数值模型验证：探索真实性

2025-09-29 历史故事版权反馈

【摘要】：Ccond=0.000 1时小流量和设计流量工况下离心泵扬程随有效空化余量变化的非定常数值计算结果与试验结果的比较如图2.6所示。表2.2NPSHc计算值与试验结果的比较在本书的离心泵空化流动数值模拟中，质量输运空化模型的凝结项经验系数取0.000 1进行数值计算。图2.7列出了小流量下NPSHa=1.0m和设计流量下NPSHa=1.6m时，3个不同凝结项经验系数所对应的叶轮内空泡体积率分布。

采用Ccond=0.000 1时质量输运空化模型和RNG k-ϵ湍流模型，对小流量和设计流量工况下离心泵非定常空化流动进行数值计算。

Ccond=0.000 1时小流量和设计流量工况下离心泵扬程随有效空化余量变化的非定常数值计算结果与试验结果的比较如图2.6所示。由图可见，两种工况（0.8Qd和1.0Qd）下扬程曲线的变化趋势与试验数据基本一致，验证了离心泵内部空化流场数值计算模型的准确性。

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图2.6　离心泵扬程和有效空化余量的关系

（a）0.8Qd

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图2.6　离心泵扬程和有效空化余量的关系（续）

（b）1.0Qd

小流量和设计流量工况下，Ccond=0.000 1时非定常数值计算的临界空化余量NPSHc值与试验结果进行了比较，如表2.2所示。由表可知，在两种不同工况下，数值计算值与试验数据存在一定的偏差，但能较好地预测扬程随有效空化余量的减小而降低的物理现象。

表2.2　NPSHc计算值与试验结果的比较(https://www.chuimin.cn)

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在本书的离心泵空化流动数值模拟中，质量输运空化模型的凝结项经验系数取0.000 1进行数值计算。

图2.7列出了小流量下NPSHa=1.0m和设计流量下NPSHa=1.6m时，3个不同凝结项经验系数（Ccond=0.01、0.001、0.000 1）所对应的叶轮内空泡体积率分布。

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图2.7　叶轮内空泡体积率分布

（a）0.8Qd

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图2.7　叶轮内空泡体积率分布（续）

（b）1.0Qd

由图可知，随着凝结项经验系数的减小，叶轮叶片上空泡的长度和宽度（垂直于叶片弦长方向上）均增加，且长度的增量远大于宽度；高体积率（空泡体积分数在0.6以上）空化区域越来越小。Ccond=0.000 1时，叶片吸力面上最大空泡的长度大于叶片弦长的一半，明显大于Ccond=0.01时的空泡长度；高体积率空化区域集中在叶片进口边顶部附近，显著小于Ccond=0.01时的高体积率空化区域。

数值模型验证：探索真实性

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