采用三维雷诺平均N-S方程和标准k-ε湍流模型对不同叶轮叶顶厚度参数的喷水推进轴流泵流场和性能进行数值仿真。结果表明：叶顶最大厚度对喷水推进泵的空化特性产生一定影响，当叶顶最大厚度增加时，在小流量工况，其水力效率上升；当流量超过444 kg/s，特别是超过额定流量时，其水力效率反而下降，且在相同的流量下，最高效率点降低。随叶顶最大厚度的增加，喷泵扬程减小，抗空化性能下降，汽蚀比转速减小。因此，本文选择的叶顶最大厚度为3 mm。选择合理叶顶最大厚度，可有效提高抗汽蚀特性，避免发生局部空化。
Three dimensional Reynolds averaged N-S equation and standard k-ε turbulence model were used to simulate the flow field and performance of waterjet axial flow pump with different tip thickness parameters of the rotor. The results show that the maximum thickness of the blade tip has a certain influence on the cavitation characteristics of the waterjet pump. When the maximum thickness of the tip increases, the hydraulic efficiency increases under the condition of small flow rate. On the contrary, when the flow rate exceeds 444 kg/s, especially the rated flow rate, the hydraulic efficiency decreases, and the maximum efficiency point decreases under the same flow rate. With the increase of the maximum thickness of the blade tip, the head of the pump decreases, cavitation resistance decreases, and cavitation specific speed decreases. Therefore, the maximum thickness of blade tip chosen in this paper is 3 mm. the cavitation performance can be improved effectively and the local cavitation can be avoided by selecting the proper tip maximum thickness of blade.
2021,43(5): 38-41 收稿日期：2020-02-23
DOI：10.3404/j.issn.1672-7649.2021.05.008
分类号：U664.34
基金项目：江苏省高等学校自然科学研究面上资助项目（19KJB430015）；江苏海事职业技术学院千帆新锐项目（014070）；江苏海事职业技术学院创新基金项目（kjcx-1907）；江苏省高等学校自然科学研究资助项目（20KJB580010）
作者简介：李臣(1988-)，男，博士，讲师，研究方向为船舶新能源
参考文献：
[1] 常书平, 王永生, 靳栓宝. 轴流式喷水推进泵水力设计和性能检验[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2011, 32(10): 1278–1282
[2] 汤方平. 喷水推进轴流泵设计及紊流数值分析[D]. 上海: 上海交通大学, 2007.
[3] 常书平. 基于三维理论的喷水推进泵设计研究[D]. 武汉: 海军工程大学, 2012.
[4] 邴浩, 谭磊, 曹树良. 叶片数及叶片厚度对混流泵性能的影响[J]. 水力发电学报, 2013, 32(6): 250–255
[5] 韩小林, 冯峰, 石岩峰. 叶轮参数对020Q84喷水推进轴流泵性能的影响[J]. 船舶工程, 2009, 31(1): 11–14
[6] 丁江明. 喷水推进器进水流道参数化设计与应用[J]. 上海交通大学学报, 2010, 44(10): 1423–1428
[7] 李铜桥, 宋少雷, 舒春英. 叶轮参数对喷水推进泵性能及内流场影响分析[J]. 水泵技术, 2013(3): 27–29
[8] 罗剑, 郑洪涛, 穆勇. 后弯叶片对轴流泵空化性能的影响[J]. 黑龙江科技学院学报, 2004, 6(14): 334–336
[9] 刘仲祥. 叶片的弯扭对轴流泵汽蚀抑制的研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2005.
[10] 苏永生. 喷水推进泵空化监测方法的研究[D]. 武汉: 海军工程大学, 2010.
[11] 刘承江. 喷水推进器空化性能研究[D]. 武汉: 海军工程大学, 2010.
[12] 刘国辉. 叶片厚度对混流泵性能的影响研究[J]. 船电技术, 2013, 33(2): 26–29
[13] 张建华. 叶片厚度变化规律对离心泵性能影响的研究[D]. 兰州：兰州理工大学, 2011.
[14] 朱亮. 叶片厚度变化对轴流泵性能的影响[D]. 扬州：扬州大学, 2008.
[15] 沙毅, 侯丽艳. 叶片厚度对轴流泵性能影响及内部流场分析[J]. 农业工程学报, 2012, 28(18): 75–81+297-298
[16] 杨辉. 大中型水泵的真机汽蚀试验[J]. 企业技术开发, 2004, 23(8): 22–24
