徑向直葉片燃油汽心泵的數(shù)值模擬及其應(yīng)用研究.pdf

1、汽心泵突出的流量調(diào)節(jié)功能使其在航空發(fā)動機(jī)燃油控制系統(tǒng)中具有良好的應(yīng)用前景。清楚認(rèn)識汽心泵工作機(jī)理，完善其設(shè)計方法，并研制樣機(jī)對我國航空發(fā)動機(jī)燃油泵的發(fā)展具有重要意義。根據(jù)汽心泵樣機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，建立包括泵進(jìn)口流道、進(jìn)口節(jié)流裝置、閉式徑向直葉片葉輪、螺旋型蝸殼、錐型擴(kuò)壓器、泵出口在內(nèi)的全流道幾何模型；利用ICEM CFD進(jìn)行高質(zhì)量網(wǎng)格劃分；采用商業(yè)CFD軟件ANSYS FLUENT進(jìn)行非定常汽液兩相數(shù)值模擬，并對比汽心泵樣機(jī)試驗結(jié)果驗證了數(shù)值

2、模型的準(zhǔn)確度。
　　本研究利用RNGk-epsilon湍流模型與Zwart-Gerber-Belamri空化模型相結(jié)合的數(shù)值模型分析了小開度工況下汽心形態(tài)對泵性能的影響，獲得了汽心區(qū)域的合理范圍。分析不同進(jìn)口壓力下的汽心形態(tài)和泵的性能發(fā)現(xiàn)，當(dāng)汽心區(qū)域未接近葉片出口邊時，汽心對汽心泵的性能影響不大，而汽心區(qū)域接近葉片出口邊時泵的效率會急劇下降，故應(yīng)避免汽心發(fā)展至這一位置。利用數(shù)值模型對葉輪葉片數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。對20、18、15、12、9

3、和6葉片的徑向直葉片汽心泵進(jìn)行數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，葉片數(shù)從20片減少至9片時，泵的壓頭稍有上升且效率幾乎不變，而葉輪質(zhì)量可減少約20％，此時泵的出口壓力脈動幅值在±2.5%以內(nèi)；當(dāng)減少至6片時，出口壓力脈動幅值達(dá)±8%。對9葉片汽心泵壓力脈動以及流動特征的分析表明，泵內(nèi)壓力從隔舌處開始沿蝸殼周向呈現(xiàn)先上升再下降、再上升的變化規(guī)律，影響泵內(nèi)壓力脈動的主要頻率為葉片通過頻率。隔舌的存在是泵內(nèi)產(chǎn)生旋渦的主要原因，且泵內(nèi)旋渦主要分布在靠近隔舌的葉片流