半开式径向叶轮上游预旋流动研究

叶轮进口上游的预旋流动是影响流体机械水力及空化性能的重要因素，主要采用粒子成像测速（PIV）技术对半开式径向叶轮上游的预旋流动进行试验研究。通过对比不同转速和流量工况下的PIV试验结果，发现在叶轮上游吸入管内均存在与叶轮旋转方向一致的预旋流动，且偏离设计工况越远、距离叶轮越近、其预旋速度相应也越大。同时，叶轮旋转的影响还可通过流道向上游传播，继而在吸入管内诱导产生涡量场。因此，有必要基于RANS方程组及RNG k-ε湍流模型进行叶轮全流道三维湍流流场的数值模拟。结合试验和数值模拟的结果，可发现吸入管内部预旋流动主要为沿旋转方向的周向流动，而沿半径方向的径向流动很小，且径向速度在数值上要比周向速度小一个量级。