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轴流泵端壁间隙流动特性的数值分析
概述：
轴流泵由于其高效性和适用性，已广泛应用于各种水力系统中。在轴流泵设计和优化过程中，端壁间隙流动是一个重要的研究对象。本文通过数值模拟方法分析了轴流泵端壁间隙流动特性，重点考虑了不同间隙宽度对流场的影响和泵性能的影响。
介绍：
轴流泵是一种旋转泵，具有较高的能量转换效率和流量控制能力。轴流泵的设计和优化是水力工程中的重要研究领域之一。轴流泵的表现取决于流道内的液体流动情况，端壁间隙是流动的一部分。因此，对轴流泵端壁间隙中液体的流动进行研究是必要的。
方法：
本论文采用了CFD（计算流体力学）方法进行数值模拟。采用商用软件ANSYS-CFX进行模拟，结合气膜控制方程和可压缩Navier-Stokes方程，对端壁间隙中的流动进行了模拟。具体来说，模拟了不同间隙宽度下的轴流泵循环体，包含了静叶片、隧道、转子和两侧端壁。模拟中采用了标准turbulence模型，使用了充分的计算网格。
结果分析：
模拟结果显示，端壁间隙中的流动结果受到间隙宽度的影响。在间隙宽度较小时，流动主要受到鞍流的影响;而在间隙较宽和中等宽度条件下，流动主要受到马蹄形流动的影响。在多数情况下，端壁间隙流动矢量分布呈现叶轮中心到端壁的不断收缩趋势，端壁附近局部存在明显的障碍流。
此外，模拟还显示，轴流泵的性能会受到端壁间隙的宽度和形状的影响。正常工况下，相对于宽间隙，窄间隙的泵性能要好得多。当间隙宽度大于合适范围时，泵的总效率开始明显下降，单位流量的功率消耗也随之增加。在鞍流和马蹄形流动存在的情况下，更容易引起泵的流量和压力的变化。
结论：
本文通过数值模拟分析了轴流泵端壁间隙流动特性的影响。结果显示，端壁间隙的宽度和形状对流速分布、流动阻力和泵性能有较大影响。对于轴流泵的设计来说，要尽可能保证端壁间隙宽度在合适的范围内，以获得最佳的性能和效率。这一研究结果可以为轴流泵的优化和维修提供重要依据。