為了研究動靜干涉對混流泵內(nèi)部流動非定常壓力脈動特性的影響，在混流泵進(jìn)口截面、動靜耦合面以及出口截面取若干壓力脈動監(jiān)測點(diǎn)，采用RNG k - ε 湍流模型和滑移網(wǎng)格技術(shù)，對混流泵全流場進(jìn)行三維非定常湍流計算. 計算了葉輪進(jìn)口截面、動靜耦合面以及出口截面的壓力脈動，利用快速傅里葉變換進(jìn)行分析，得到了不同特征截面的壓力脈動的頻率和幅值，并進(jìn)行外特性試驗驗證。

　　結(jié)果表明: 從輪轂到輪緣，壓力脈動最大幅值發(fā)生在葉輪出口輪緣側(cè)，而壓力脈動最小幅值出現(xiàn)在葉片進(jìn)口輪轂側(cè)，葉輪進(jìn)口和葉輪導(dǎo)間輪緣處監(jiān)測點(diǎn)的幅值約為輪轂處監(jiān)測點(diǎn)幅值的2 倍; 從葉輪進(jìn)口到導(dǎo)葉出口位置，壓力脈動呈現(xiàn)出逐漸增強(qiáng)的趨勢. 壓力脈動最大值發(fā)生在導(dǎo)葉出口監(jiān)測點(diǎn)，且存在一個低頻壓力脈動; 在60% ～ 85%設(shè)計流量工況范圍內(nèi)，揚(yáng)程-流量特性曲線出現(xiàn)正斜率不穩(wěn)定特性，數(shù)值計算與試驗結(jié)果存在一定差異。

　　混流泵的比轉(zhuǎn)數(shù)ns通常處于300 ～ 600 范圍，具有閉式葉輪、半開式葉輪以及可調(diào)葉片和不可調(diào)葉片等多種結(jié)構(gòu)型式，是一種結(jié)構(gòu)和性能介于離心泵和軸流泵之間的泵型，其應(yīng)用范圍已逐漸向傳統(tǒng)的離心泵和軸流泵領(lǐng)域拓展. 由于混流泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、易啟動以及效率高等突出優(yōu)點(diǎn)，使其在海水淡化裝置、電廠水循環(huán)、噴水推進(jìn)系統(tǒng)和核電站冷卻劑循環(huán)系統(tǒng)等具有廣泛的應(yīng)用前景. 王福軍等采用大渦模擬亞格子湍流模型，研究了軸流泵內(nèi)非定常不穩(wěn)定流動特性. 施衛(wèi)東等采用雷諾時均動量方程研究了高比轉(zhuǎn)數(shù)斜流泵和軸流泵內(nèi)非定常壓力脈動特性. Kato 等基于大渦模擬亞格子湍流模式研究了非設(shè)計工況下混流泵內(nèi)不穩(wěn)定流動特性. 邴浩等在理論分析的基礎(chǔ)上，對速度矩分布規(guī)律進(jìn)行參數(shù)化表述，并總結(jié)歸納出葉輪設(shè)計過程中速度矩分布參數(shù)選擇的規(guī)律. Miyabe 等通過提取壓力脈動測試信號，揭示了小流量工況下混流泵的不穩(wěn)定運(yùn)行特性是由于沿葉輪入口到導(dǎo)葉出口的大尺度回流現(xiàn)象; 常書平等認(rèn)為在葉輪進(jìn)口與出口處，壓力脈動主要受葉輪葉頻控制，從輪轂到輪緣脈動幅值逐漸增大，噴水推進(jìn)器內(nèi)最大壓力脈動發(fā)生在葉輪進(jìn)口。

　　混流泵內(nèi)非定常壓力脈動是引起機(jī)組振動及噪聲的主要原因之一. 近年來，隨著混流泵機(jī)組的應(yīng)用越來越廣泛，混流泵水力激振等影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的問題越來越突出，采用CFD 技術(shù)對混流泵內(nèi)壓力脈動特性進(jìn)行研究是有效的方法之一。目前國內(nèi)外研究多結(jié)合CFD 數(shù)值模擬、流動測試技術(shù)與壓力脈動特征信號提取等研究混流泵內(nèi)非定常湍流壓力脈動特性.文中應(yīng)用RNG k - ε 湍流模型對混流泵進(jìn)行全流道三維非定常湍流計算，并將外特性性能預(yù)估結(jié)果與試驗結(jié)果對比以驗證數(shù)值方法的可靠性，在此基礎(chǔ)分析不同特征截面的壓力脈動特性。

　　1、非定常數(shù)值計算方法

　　1. 1、非定常湍流計算方法

　　對混流泵進(jìn)行三維非定常湍流數(shù)值模擬，計算中在葉輪與靜止部件間形成網(wǎng)格滑移面，模擬進(jìn)口管和葉輪、葉輪和導(dǎo)葉之間的兩級動靜干涉，以獲得混流泵葉輪及導(dǎo)葉非定常流動特征. 非定常計算采用二階隱式時間推進(jìn)法，湍流模型采用RNG k - ε湍流模型，壁面采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)進(jìn)行處理. 混流泵內(nèi)不可壓縮流體的三維非定常湍流控制方程采用雷諾時均動量方程表示，即

　　結(jié)論

　　基于雷諾時均方程和RNG k - ε 湍流模型對設(shè)計工況下低比轉(zhuǎn)數(shù)混流泵進(jìn)行了非定常數(shù)值模擬，將非定常性能預(yù)測結(jié)果與試驗結(jié)果進(jìn)行了對比，并在此基礎(chǔ)上對比了混流泵內(nèi)非定常壓力脈動特性，得到結(jié)論如下：

　　1) 基于雷諾時均方程和滑移網(wǎng)格技術(shù)，不能準(zhǔn)確預(yù)估小流量工況下混流泵的H - Q 正斜率不穩(wěn)定特性，但可以準(zhǔn)確預(yù)估額定工況和大流量工況下的H - Q 特性曲線。

　　2) 沿葉輪的輪轂到輪緣，混流泵壓力脈動的幅值呈逐漸增大的趨勢，壓力脈動最大幅值出現(xiàn)在葉輪出口輪緣側(cè)，而壓力脈動最小幅值位于在葉片進(jìn)口輪轂側(cè)，葉輪進(jìn)口和葉輪出口監(jiān)測點(diǎn)壓力脈動呈周期性變化，壓力波動的穩(wěn)定性較好。

　　3) 葉輪進(jìn)口監(jiān)測點(diǎn)的壓力脈動幅值沿徑向逐漸增大，葉輪出口和導(dǎo)葉出口監(jiān)測點(diǎn)壓力脈動較一致. 從葉輪進(jìn)口到導(dǎo)葉出口位置，壓力脈動呈現(xiàn)出逐漸增強(qiáng)的趨勢. 由于導(dǎo)葉內(nèi)非定常流動誘發(fā)了較強(qiáng)的低頻壓力脈動，導(dǎo)致壓力脈動最大值發(fā)生在導(dǎo)葉出口監(jiān)測點(diǎn)。