串列葉片結(jié)構(gòu)對離心泵空化性能的影響

摘要： 為改善低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵的空化性能，設(shè)計了一種串列葉片結(jié)構(gòu)的葉輪模型，采用修正的SST k-ω湍流模型和Z-G-B空化模型對離心泵進(jìn)行瞬態(tài)的數(shù)值分析，并通過外特性試驗和空化試驗對算法進(jìn)行驗證，通過對比原模型與串列葉片葉輪模型的外特性與空化特性以及葉輪內(nèi)的流場結(jié)構(gòu)、壓力分布、湍動能分布、空泡體積和壓力脈動情況，分析串列葉片結(jié)構(gòu)對離心泵空化性能的影響．結(jié)果表明：串列葉片結(jié)構(gòu)對離心泵的外特性影響較小，但在空化發(fā)展和嚴(yán)重階段抑制了空泡的產(chǎn)生，改善了泵的空化性能;同時抑制了空化初生階段的高湍動能區(qū)域的擴(kuò)張，削弱了空化發(fā)展和嚴(yán)重階段葉輪出口湍動能強(qiáng)度，減少了旋轉(zhuǎn)葉輪周圍形成的低壓區(qū);降低了空化發(fā)展和嚴(yán)重階段時蝸殼隔舌處的壓力脈動主頻幅值，對空化誘導(dǎo)產(chǎn)生的噪聲和喘振起到抑制作用，可使泵的運行更加穩(wěn)定．

關(guān)鍵詞： 低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵;串列葉片;空化抑制;數(shù)值模擬

中圖分類號： S277.9;TH311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號： 1674-8530（2025）01-0001-08

DOI：10.3969/j.issn.1674-8530.23.0115

趙偉國，楊良，李家豪，等.串列葉片結(jié)構(gòu)對離心泵空化性能的影響［J］. 排灌機(jī)械工程學(xué)報，2025，43（1）：1-8.

ZHAO Weiguo， YANG Liang， LI Jiahao， et al.Effect of tandem blade structure on cavitation performance of centrifugal pumps［J］. Journal of drainage and irrigation machinery engineering （JDIME）， 2025， 43（1）： 1-8. （in Chinese）

Effect of tandem blade structure on cavitation

performance of centrifugal pumps

ZHAO Weiguo1，2*， YANG Liang1， LI Jiahao1， SHI Xiaoliang1

（1. School of Energy and Power Engineering， Lanzhou University of Technology， Lanzhou， Gansu 730050， China; 2. Key Laboratory of Fluid Machinery and System of Gansu Province， Lanzhou， Gansu 730050， China）

Abstract： In order to improve the cavitation performance of low-specific speed centrifugal pumps， an impeller model featuring a tandem blade structure was designed. The transient numerical analysis of centrifugal pump employed a modified SST k-ω turbulence model in conjunction with Z-G-B cavitation model. The algorithm was verified by hydraulic characteristic test and cavitation test. A comparative analysis was conducted between the original model and the tandem blade impeller model， focusing on hydraulic characteristics， cavitation characteristics， flow field structure， pressure distribution， turbulent energy distribution， cavity volume， and pressure pulsation. The results show that the tandem blade structure exerts minimal influence on the hydraulic characteristics of the centrifugal pump. However， it effectively suppresses air bubble formation during the development and serious stages of cavitation， thereby enhancing the pump′s cavitation performance. Simultaneously， it inhibits the expansion of the high turbulence kinetic energy region during the initial phase of cavitation， diminishes the intensity of turbulence kinetic energy at the impeller outlet throughout the development and advanced stages of cavitation， and mitigates the formation of low-pressure areas surrounding the rotating impeller. Mitigating the primary frequency amplitude of pressure pulsations at the tongue of the snail shell during both the development and advanced stages of cavitation can effectively suppress the noise and surge associated with cavitation， thereby enhancing the operational stability of the pump.

Key words： low-specific speed centrifugal pump;tandem blade;cavitation suppression;numerical simulation

低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵由于葉輪出口較窄、外徑較大，致使流動擴(kuò)散，流道中會出現(xiàn)強(qiáng)烈的二次流、流動分離等復(fù)雜流動現(xiàn)象，破壞了流動的穩(wěn)定性并產(chǎn)生嚴(yán)重的能量損失，且更易導(dǎo)致空化［1］．空化不僅對離心泵造成空化破壞，而且誘發(fā)離心泵的噪聲和喘振現(xiàn)象，對離心泵穩(wěn)態(tài)的水力性能和瞬態(tài)的流動特性都會產(chǎn)生影響［2-4］．因此，國內(nèi)外學(xué)者對延緩空化發(fā)生和抑制空泡發(fā)展方面開展了大量研究．

目前，提高離心泵抗空化性能的控制策略主要有葉片表面加障礙物、布置分流小葉片、葉片開縫或開槽、通氣（水）等．代翠等［5］探究了在葉片的工作面和背面不同位置布置圓球形障礙物對空化的抑制效果，發(fā)現(xiàn)在葉片工作面進(jìn)口1／3處布置障礙物對抗空化性能的提高最為明顯．王洋等［6］研究了開縫葉片低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵的抗空化性能，表明適當(dāng)位置和角度的開縫葉片可以提高離心泵的抗空化性能．趙偉國等［7］基于座頭鯨的“結(jié)節(jié)效應(yīng)”，將葉片進(jìn)口邊做成仿生結(jié)節(jié)的結(jié)構(gòu)，使葉輪內(nèi)部的流動以及壓力分布均得到有效改善，很好地抑制了空化的發(fā)生．羅云霞［8］研究了在葉片前緣開縫的位置、大小以及形狀對離心泵空化性能的影響，結(jié)果表明葉片前緣不同位置上適當(dāng)大小的縫隙均有利于改善離心泵的抗空化性能．帥澤豪等［9］設(shè)計了一種葉根圓弧結(jié)構(gòu)的葉輪，分析了其在不同空化數(shù)下的空泡分布特性及規(guī)律，結(jié)果表明葉根圓弧結(jié)構(gòu)能夠顯著提高燃油泵的空化性能．TIMOSHEVSKIY等［10］通過可視化方法研究了壁面切向噴射對空化的抑制效果，表明低速噴射源可以有效地抑制空化效應(yīng)．CHIRKOV 等［11］對混流式水輪機(jī)中注入空氣射流進(jìn)行了研究，表明隨著空氣射流量增大，壓力脈動幅值減小且在最大空氣射流量（0.4％Qd）時，壓力脈動幅值最?。嬉义返龋?2］通過對不同隔舌安放角離心泵進(jìn)行數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)增大隔舌安放角，有利于穩(wěn)定空化狀態(tài)下隔舌處的壓力脈動．吳悠等［13］研究了串列葉片技術(shù)在航空發(fā)動機(jī)離心葉輪上的應(yīng)用，結(jié)果表明串列葉片的氣流轉(zhuǎn)角更大，能夠降低總壓損失以及拓寬壓氣機(jī)工作范圍．LI等［14］通過研究串列葉片在離心式壓縮機(jī)上的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，串聯(lián)葉片的結(jié)構(gòu)能夠有效提高壓氣機(jī)穩(wěn)定工作的范圍． 賀丹等［15］研究了串列葉片不同相對周向位置對離心葉輪性能的影響，結(jié)果表明在設(shè)計流量和大流量下，串列葉片能改善出口處的射流-尾跡結(jié)構(gòu)，使流道內(nèi)氣流流動更平穩(wěn)．

基于以往空化抑制策略，文中主要分析串列葉片對低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵空化性能的影響，并探討此方法對低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵空化的抑制效果及其控制機(jī)理．

1 數(shù)值計算

1.1 計算模型

1.1.1 原模型設(shè)計參數(shù)與幾何模型

以某一臺比轉(zhuǎn)數(shù)ns=32的離心泵為研究對象，該泵設(shè)計性能參數(shù)分別為流量Qd=8.6 m3／h，揚程Hd=4.2 m，轉(zhuǎn)速n=500 r／min;設(shè)計幾何參數(shù)分別為泵入口直徑Ds=107 mm，泵出口直徑Dd=65 mm，葉輪進(jìn)口直徑Dj=90 mm，葉輪出口直徑D2=310 mm，葉輪出口寬度b2=12 mm，葉輪葉片數(shù)Z=6．應(yīng)用商業(yè)建模軟件Creo對離心泵計算域進(jìn)行三維建模，原型泵計算域如圖1所示．

1.1.2 串列葉片葉輪模型設(shè)計

根據(jù)以往的研究［16-17］發(fā)現(xiàn)，離心泵內(nèi)低壓區(qū)首先出現(xiàn)在靠近葉輪進(jìn)口附近，也是空泡最開始產(chǎn)生的位置．為了抑制空泡的產(chǎn)生，在葉輪進(jìn)口附近進(jìn)行改型．根據(jù)文獻(xiàn)［18］，串列葉片的開縫直徑和縫隙寬度是影響縫隙引流葉輪性能的主要因素，在葉片前端采用較小的縫隙寬度時，其壓力脈動和徑向力都有所減弱，能夠提高泵的運行穩(wěn)定性．因此文中以縫隙大小δ=1 mm、搭接長度l=9 mm、分段位置r=2R／5（R為葉輪半徑）的模型參數(shù)展開研究．串列葉片模型如圖2所示．

1.2 網(wǎng)格劃分及無關(guān)性分析

采用ICEM軟件對計算域網(wǎng)格進(jìn)行劃分，考慮流體黏性和邊界層的影響，全部采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分．為滿足計算要求同時提高模擬精度，在網(wǎng)格劃分時對各部分近壁面區(qū)域均進(jìn)行邊界層網(wǎng)格加密，確保有足夠的節(jié)點數(shù)捕捉邊界層流動［19］．為了避免因網(wǎng)格疏密程度差異而引起的計算誤差，對整個計算域的網(wǎng)格劃分了4種不同網(wǎng)格數(shù)方案，進(jìn)行無關(guān)性驗證，結(jié)果如表1所示，表中N為網(wǎng)格數(shù)，H為揚程，e為誤差．

由表1可以看出，當(dāng)計算域總網(wǎng)格數(shù)大于348.5萬時，揚程變化較小，其變化量小于1％，可以認(rèn)為所劃分網(wǎng)格數(shù)對數(shù)值計算結(jié)果影響不大［20］．綜合考慮計算資源與模擬精度，選用方案3的網(wǎng)格密度進(jìn)行后續(xù)計算．

根據(jù)量綱一化壁面距離Y+判斷網(wǎng)格是否滿足湍流模型要求，邊界層網(wǎng)格的Y+值只需在100以內(nèi)即可滿足k-ω湍流模型對于近壁面網(wǎng)格質(zhì)量的控制要求［21］，文中選用修正的SST k-ω湍流模型，近壁區(qū)域采用k-ω湍流模型．

1.3 控制方程

泵內(nèi)部為三維可壓縮非定常流動，控制方程采用基于雷諾時均方程［22］，即

ρmt+（ρmuj）xj=0，（1）

（ρmui）t+（ρmuiuj）xj=-pxi+xjμmuixj，（2）

（ρlαl）t+（ρlαluj）xj=me-mc，（3）

ρm=ρlαl+ρvαv，（4）

μm=μlαl+μvαv，（5）

式中：ρm為混合相密度;ui，uj為混合相速度分量;xi，xj為空間坐標(biāo);t為時間;p為壓力;μm為混合相黏度; me為蒸發(fā)源項;mc為凝結(jié)源項;ρl為清水介質(zhì)密度;αl為清水介質(zhì)對應(yīng)體積分?jǐn)?shù);ρv為水蒸氣密度;αv為水蒸氣對應(yīng)體積分?jǐn)?shù);μl為清水介質(zhì)黏度;μv為水蒸氣黏度．

1.4 湍流模型修正

離心泵葉輪域內(nèi)空化區(qū)域的兩相介質(zhì)間密度相差較大，密度的差異對湍流黏度產(chǎn)生影響，通過修正密度函數(shù)f（ρm）對湍流模型中的黏度進(jìn)行修正［23-24］，以降低空化發(fā)生區(qū)域的湍流黏度，以便準(zhǔn)確預(yù)測空泡的脫落．修正公式為

μt=f（ρm）Cμkω，（6）

f（ρm）=ρv+（1-αv）n（ρl-ρv），（7）

式中：μt為湍流黏度;Cμ為湍流模型常數(shù); k為湍動能;ω為湍流耗散率;n為常數(shù)．

文獻(xiàn)［25］表明，n取10可有效降低混合物中氣相體積分?jǐn)?shù)較大區(qū)域的湍流黏性系數(shù)，能夠更精確地模擬離心泵葉輪域的空泡脫落現(xiàn)象.

1.5 空化模型

空化計算采用Z-G-B（Zwart-Gerber-Belamri）模型，該模型基于簡化的Rayleigh-Plesset方程發(fā)展而來，適用于模擬離心泵內(nèi)空化的瞬態(tài)特性，即

（ρmfv）t+（ρmfvui）xi=Re-Rc，（8）

其中

Re=

Ce3αnuc（1-αv）ρvRb23pv-pρl，p≤pv，

0，pgt;pv，（9）

Rc=

Cc3αvρvRb23p-pvρl，pgt;pv，

0，p≤pv，（10）

式中：fv為氣相質(zhì)量分?jǐn)?shù);Re為液相汽化速率;Rc為氣相凝結(jié)速率;Rb為空泡成核點半徑;pv為飽和蒸汽壓力;αnuc為空泡成核點體積分?jǐn)?shù);Ce為汽化過程經(jīng)驗校正系數(shù);Cc為凝結(jié)過程經(jīng)驗校正系數(shù)．

1.6 邊界條件

應(yīng)用ANSYS CFX 軟件進(jìn)行離心泵非定?？栈鲃訑?shù)值計算，計算域主要邊界條件設(shè)置如下：進(jìn)出口分別為總壓進(jìn)口和質(zhì)量流量出口，壁面為無滑移壁面．將泵進(jìn)口處的液相體積分?jǐn)?shù)設(shè)置為1，氣相體積分?jǐn)?shù)設(shè)置為0，輸運介質(zhì)為25 ℃的水和水蒸氣，飽和蒸汽壓pv=3 169 Pa，系統(tǒng)參考壓力設(shè)置為0．將葉輪設(shè)置為旋轉(zhuǎn)域，其余部分為靜止域，旋轉(zhuǎn)域與靜止域之間的耦合交互面設(shè)置為凍結(jié)轉(zhuǎn)子．

為提高非定常計算的精度和收斂速度，以定常計算結(jié)果為初始值進(jìn)行計算［26］．通過不斷降低進(jìn)口壓力使泵逐漸發(fā)生空化，再以定?？栈慕Y(jié)果作為初始值進(jìn)行非定常計算，一般非定常計算需要5～8個葉輪旋轉(zhuǎn)周期才能得到較為可靠的解，泵的時間步長采用葉輪旋轉(zhuǎn)周期的1／360～1／40［20］，文中選為1／120，因此取非定常時間步長Δt=0.001 s，即葉輪每旋轉(zhuǎn)3°為一個時間步長，每個時間步長內(nèi)迭代20次，總計算步數(shù)為600步（旋轉(zhuǎn)5圈），總時長為0.600 s，收斂精度設(shè)為10-6，最后選取第5圈的計算結(jié)果進(jìn)行非定常特性分析．

1.7 試 驗

為了驗證數(shù)值計算結(jié)果的正確性，在甘肅省流體機(jī)械及系統(tǒng)重點實驗室的可視化閉式離心泵試驗臺上完成外特性試驗和空化試驗．閉式試驗臺示意圖如圖3所示.

利用可視化的閉式離心泵試驗臺，可實時觀察離心泵內(nèi)的流動情況．試驗按照GB／T 3216—2016《回轉(zhuǎn)動力泵 水力性能驗收試驗1級、2級和3級》對原型離心泵進(jìn)行外特性和空化測試．

2 結(jié)果與分析

2.1 水力性能分析

通過水力性能試驗記錄原模型離心泵在0.4Qd～1.2Qd流量工況下外特性變化情況，并與數(shù)值計算得到的離心泵外特性曲線進(jìn)行對比，如圖4所示．

由圖4可以看出：由于測量手段與儀器的誤差、試驗臺的密封性、外界因素以及用于試驗的模型加工精度等問題使得試驗值與模擬值存在偏差，揚程和效率的最大偏差出現(xiàn)在0.6Qd處，分別為4.32％和2.07％，二者的最大誤差均小于5％，驗證了水力性能數(shù)值計算方法的可靠性;相比于原型泵，串列葉片模型泵的揚程有所下降，而效率變化不大，這是因為前、后排葉片搭接處形成的縫隙改變了葉片的壓力分布，增大了渦流損失，從而影響了泵的揚程，揚程的下降范圍在4％以內(nèi)，效率變化的范圍小于3％以內(nèi)，說明串列葉片結(jié)構(gòu)對離心泵的性能影響較?。?/p>

2.2 空化特性分析

離心泵空化發(fā)展的階段在學(xué)術(shù)上并沒有一個普遍的標(biāo)準(zhǔn)， BRENNEN［2］認(rèn)為空化開始出現(xiàn)的點稱之為初生空化數(shù)，對應(yīng)為空化初生階段，揚程降低2％，3％或者5％時的值為臨界空化數(shù)，因此可認(rèn)為空化初生到臨界點為空化發(fā)展階段，臨界點之后則為空化嚴(yán)重階段．

圖5為泵裝置的空化特性曲線，可以看出：原型模擬值和試驗值趨勢一致，空化性能曲線吻合較好;在空化初生（NPSHA=0.697 m）階段，泵的揚程沒有明顯的變化，這是因為此時空化剛剛發(fā)生，葉輪內(nèi)空泡體積較少;隨著進(jìn)口壓力的降低，進(jìn)入空化發(fā)展階段，此時葉輪內(nèi)的空泡數(shù)量開始增多，空化加劇，揚程開始出現(xiàn)小幅的下降;當(dāng)NPSHA=0.059 m時，原模型的揚程開始斷裂，而串列葉片模型的揚程模擬值還未出現(xiàn)揚程斷裂，串列葉片模型推遲了臨界空化的出現(xiàn)．

因此，相比于原模型，串列葉片模型的抗空化性能得到了改善，即串列葉片結(jié)構(gòu)對空化具有抑制作用．

2.3 流場結(jié)構(gòu)與空泡分析

圖6為不同空化數(shù)下葉輪中間截面空泡形態(tài)及流線圖，其中紅色部分表示空泡體積分?jǐn)?shù)αv=10％的等值面分布．

由圖6可以看出：在空化的不同階段，葉輪流道內(nèi)都有旋渦產(chǎn)生，隨著空化的加劇，流道內(nèi)的旋渦逐漸向出口方向移動和擴(kuò)散;當(dāng)NPSHA=0.697 m時，原模型在靠近葉輪進(jìn)口處已出現(xiàn)旋渦，而串列葉片間的縫隙射流改變了葉輪內(nèi)的流場結(jié)構(gòu)，使得葉片工作面的高壓流體通過縫隙進(jìn)入葉片背面，將葉片背面的低速流體帶走，從而改善了葉片背面區(qū)域的流動;當(dāng)NPSHA=0.059 m時，串列葉片模型由于縫隙的存在，使得葉輪流道內(nèi)的流場結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，對比原模型，串列葉片模型減小了流道內(nèi)大尺度旋渦的分布，改善了流道的堵塞狀況，在此工況下?lián)P程尚未出現(xiàn)斷裂;當(dāng)NPSHA=0.044 m時，空化嚴(yán)重加劇，離心泵運行極不穩(wěn)定，當(dāng)空泡沿徑向發(fā)展到葉片縫隙處位置時，在串列葉片縫隙處形成的高壓射流和增大的湍動能共同作用下，導(dǎo)致了空泡形態(tài)發(fā)生變化．

2.4 湍動能分析

湍動能表征了湍流運動的劇烈程度，對空化發(fā)展的速度也有影響，圖7為不同空化階段葉輪流道中間截面湍動能分布．

由圖7可以看出：當(dāng)NPSHA=0.697 m時，串列葉片結(jié)構(gòu)葉輪進(jìn)口處湍動能略微增強(qiáng)，但高湍動能區(qū)域有所減少，串列葉片結(jié)構(gòu)阻止了高湍動能區(qū)域的擴(kuò)張;當(dāng)NPSHA=0.059，0.044 m時，串列葉片模型使出口位置高湍動能區(qū)域減小，能量耗散損失減小，即減小了泵的壓力損失，提高了泵的效率和穩(wěn)定性，同時減少了旋轉(zhuǎn)葉輪周圍形成的低壓區(qū)．

綜合看，與原葉輪相比，串列葉片葉輪在空化嚴(yán)重之前對葉輪內(nèi)的整體湍動能影響不大，在空化嚴(yán)重階段可以改善葉輪內(nèi)高湍動能分布，減少能量損失．

2.5 空泡體積分析

為研究串列葉片結(jié)構(gòu)對離心泵空化特性的影響，分析在一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)葉輪內(nèi)空泡體積隨時間的變化情況，結(jié)果如圖8所示．可以看出：當(dāng)NPSHA=0.697 m時，空泡處于初生狀態(tài)，比較穩(wěn)定，流場結(jié)構(gòu)較為均勻，而由于串列葉片間縫隙的存在，引入了更多的湍流，導(dǎo)致流場變得更加復(fù)雜，形成更多的渦流，從而引起壓力的波動和振蕩，導(dǎo)致產(chǎn)生氣穴，使得串列葉片模型葉輪內(nèi)的空泡體積增大;當(dāng)NPSHA=0.059，0.044 m時，串列葉片模型的空泡體積在一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)的變化趨勢與原模型相似，但此時由于串列葉片間縫隙流的存在，改變了葉輪原有的流場結(jié)構(gòu)和壓力分布，在葉片背面壓力升高以及流道中部湍動能增大的共同作用下，抑制了葉輪內(nèi)空泡體積的增長，相比于原模型的空泡體積更小，這說明串列葉片模型對離心泵的空化起到了抑制作用．

2.6 壓力脈動分析

離心泵內(nèi)部葉輪周期旋轉(zhuǎn)時，葉片掃掠隔舌所形成的強(qiáng)烈動靜干涉作用是誘發(fā)壓力脈動的主要原因，而該非定常壓力脈動則會進(jìn)一步誘發(fā)振動噪聲．文中所用模型泵葉片數(shù)Z=6，轉(zhuǎn)速n=500 r／min，計算可得離心泵軸頻為8.3 Hz，葉片通過頻率為50.0 Hz．為分析葉輪流道內(nèi)及蝸殼隔舌處壓力脈動情況，設(shè)置了4個監(jiān)測點P1，P2，P3和P4，分別位于蝸殼隔舌處、葉輪進(jìn)口、葉輪中部及葉輪出口處，如圖9所示．

對原模型及串列葉片模型4個監(jiān)測點處的壓力脈動進(jìn)行非定常數(shù)值計算，將得到的時域值做快速傅里葉變換，得到壓力脈動頻域圖．圖10，11分別為原模型和串列葉片模型在不同空化階段各監(jiān)測點對應(yīng)的壓力脈動頻域圖和主頻幅值圖，圖11中pA為壓力脈動主頻幅值．

由圖10可以看出，原模型與串列葉片模型各監(jiān)測點壓力脈動的主頻均為50.0 Hz，且幅值均出現(xiàn)在倍頻的位置并逐漸減小，說明串列葉片結(jié)構(gòu)不會改變各監(jiān)測點的壓力脈動頻率分布．

由圖11可以看出：當(dāng)NPSHA=0.697 m時，蝸殼隔舌處的監(jiān)測點P4的壓力脈動主頻幅值大于原模型，說明在空化初生階段，串列葉片結(jié)構(gòu)對蝸殼隔舌處的擾動情況更為劇烈，表現(xiàn)為隔舌處的主頻幅值增大;當(dāng)NPSHA=0.059，0.044 m時，串列葉片模型隔舌處的壓力脈動幅值分別下降約36.7％和29.8％，串列葉片模型減小了離心泵內(nèi)的壓力脈動，進(jìn)一步說明串列葉片模型能夠?qū)栈T導(dǎo)發(fā)生的噪聲和喘振現(xiàn)象起到抑制作用．

3 結(jié) 論

1） 串列葉片結(jié)構(gòu)的離心泵在各工況下的揚程和效率略微下降，但與原型泵相比誤差在4％以內(nèi)，串列葉片結(jié)構(gòu)對離心泵性能的影響較小，但降低了離心泵的臨界空化余量，有效改善了離心泵的抗空化性能．

2） 在空化初生階段，串列葉片結(jié)構(gòu)縮小了高湍動能的分布區(qū)域，使流動趨于穩(wěn)定．在空化發(fā)展及嚴(yán)重階段，串列葉片結(jié)構(gòu)削弱了葉輪出口的湍動能強(qiáng)度，減小了泵的壓力損失．

3） 串列葉片模型不會改變離心泵的壓力脈動特性，但在空化發(fā)展和嚴(yán)重階段，串列葉片模型可以有效減小蝸殼隔舌處的壓力脈動主頻幅值，進(jìn)而對空化誘導(dǎo)產(chǎn)生的噪聲和喘振起到抑制作用，使泵的運行更加穩(wěn)定，對研究抑制離心泵空化發(fā)展的策略具有一定參考意義．

參考文獻(xiàn)（References）

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（責(zé)任編輯 陳建華）

收稿日期： 2023-06-09； 修回日期： 2023-08-06； 網(wǎng)絡(luò)出版時間： 2025-01-07

網(wǎng)絡(luò)出版地址： https：//link.cnki.net/urlid/32.1814.TH.20250106.1344.012

基金項目： 國家自然科學(xué)基金資助項目（52169018）;中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金資助項目（23ZYQA0320）

第一作者簡介： 趙偉國（1979—），男，山東東營人，教授（通信作者，zhaowg@zju.edu.cn），主要從事水力機(jī)械設(shè)計及多相流動機(jī)理研究．

第二作者簡介： 楊良（1998—），男，四川蓬溪人，碩士（yangl0409@foxmail.com），主要從事空化流動不穩(wěn)定性研究及控制．