考虑热力学效应的涡轮氧泵口环间隙泄漏特性研究

作者:郑旭; 卜学兵; 孙中国; 席光
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为了深入研究环隙的流动特性,准确分析环隙的泄漏特性以及泄漏流对液氧泵流场的影响,基于SST k-湍流模型和High Resolution算法,对涡轮氧泵进行了全尺寸全流场数值模拟,研究了热力效应对液氧泵在不同流动条件下的外部特性、泄漏和空化特性的影响。结果表明,在额定工作点附近,奥夫相位尼科夫公式对配流环间隙泄漏特性的预测相对准确,在分流条件下,经验公式的预测精度降低。在相同体积流量条件下,当工作介质为液氧时,泵的效率比恒温水介质高4%,孔口环间隙的泄漏量也比水介质下的泄漏量大,泄漏量的差异与流量条件有关。在模拟等温工况时,介质温度对环隙泄漏影响不大,在额定工况下高温液氧泄漏损失较大。考虑到热力学效应,泵内流体沿流道逐渐上升,泵腔环隙温升随流量的减小而增大。在40%~120%的工作条件下,温升约为3~1k。液氧泵的升力和效率略高于等温条件下的升力和效率。出口环间隙的入口和出口涡度增大,泄漏量显著降低。泄漏的减少值与流动条件成反比,最大减少值为3%。同时,出口环间隙中的气蚀加剧。