沈 熙，張德勝※，劉 安，金永鑫，陳 健，施衛(wèi)東

（1.江蘇大學(xué)流體機械工程技術(shù)研究中心，鎮(zhèn)江 212013；2.南通大學(xué)機械工程學(xué)院，南通226019）

0 引 言

軸流泵具有大流量、低揚程、高效率等特點，廣泛應(yīng)用于大型調(diào)水工程、核電工程、船舶噴水推進(jìn)、潛艇發(fā)射裝置等領(lǐng)域[1]。由于葉頂間隙的存在，葉頂區(qū)空化極其復(fù)雜，常伴存著葉頂間隙空化、射流剪切層空化、葉頂泄漏渦空化、葉片吸力面片狀空化。且這幾種復(fù)雜空化類型相互干涉，堵塞流道，降低葉片載荷，誘導(dǎo)流動失穩(wěn)[2-3]。

近年來，數(shù)值模擬被大量應(yīng)用于水力機械內(nèi)部流場及空化的預(yù)測[4-9]。李忠[10]采用RNGk-ε等模型對軸流泵內(nèi)部流場進(jìn)行三維定常計算，結(jié)果表明空化主要發(fā)生于泄漏渦渦核內(nèi)部，且空化的位置由葉片葉頂區(qū)的壓差所決定。施衛(wèi)東等[6-7]利用不同的湍流模型模擬軸流泵中的葉頂泄漏渦特征發(fā)現(xiàn)，隨著流量的增大，葉頂泄漏渦的起點被延遲，空化起點逐漸遠(yuǎn)離葉片進(jìn)口邊。隨空化數(shù)降低，葉頂空化現(xiàn)象更加嚴(yán)重，且空泡結(jié)構(gòu)變的不穩(wěn)定，適用于葉頂區(qū)空化流動預(yù)測的高精度數(shù)值方法需要進(jìn)一步開發(fā)。Tan等[11-16]通過高速攝影試驗發(fā)現(xiàn)葉頂間隙內(nèi)的附著空化、葉頂泄漏渦空化及其誘導(dǎo)的二次渦空化結(jié)構(gòu)。黎耀軍等[17-21]研究了不同葉頂間隙下葉頂區(qū)云狀空化特性。近年來，國內(nèi)外學(xué)者[22-25]對旋轉(zhuǎn)機械內(nèi)部壓力脈動進(jìn)行了深入研究。瞬態(tài)葉頂泄漏渦空化[26-28]對軸流泵可靠運行具有重要影響，可用于研究軸流泵葉頂泄漏渦空化不穩(wěn)定性的結(jié)果極其有限。

本文在此前研究的基礎(chǔ)上，通過高速攝影試驗測量軸流泵在不同流量、不同空化數(shù)下的葉頂空化場，并對葉輪處進(jìn)行壓力脈動測量。結(jié)合可視化研究結(jié)果，深入分析葉頂泄漏渦和吸力側(cè)垂直空化渦的空化結(jié)構(gòu)及壓力脈動特性，為葉頂渦空化深入研究提供相關(guān)的試驗基礎(chǔ)。

1 試驗裝置與方法

1.1 試驗泵與試驗裝置

本文的研究對象為某一模型泵，其基本參數(shù)如下：葉輪直徑D2=200 mm，葉輪葉片數(shù)Z=3,導(dǎo)葉葉片數(shù)Zd=7，轉(zhuǎn)速n=1 450 r/min，額定流量Qopt=365 m3/h，設(shè)計揚程H=3.02 m，葉頂間隙htip=0.5 mm。圖1為試驗測試段結(jié)構(gòu)圖，高速攝影試驗采用全透明有機玻璃材質(zhì)的葉輪轉(zhuǎn)輪室如圖1a所示，其折射率與清水相近，形狀為外方內(nèi)圓以減少由外殼與內(nèi)壁之間光的二次折射引起的試驗誤差。高速攝影試驗布置如圖2所示，i-SPEED 3高速攝像機為試驗的核心裝置，采樣頻率設(shè)置為4 000 Hz。壓力脈動試驗采用不銹鋼材料的葉輪轉(zhuǎn)輪室，如圖1b在轉(zhuǎn)輪室開孔設(shè)置監(jiān)測點，從葉輪進(jìn)口至出口分別命名為P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7。壓力脈動試驗采用PCB 113B28壓力傳感器，輸出信號范圍-5～5 V，測量范圍0.69 Pa～690 MPa，傳感器敏感度14.5 mV/kPa，諧振頻率>500 kHz，響應(yīng)時間<1μs。

圖1 高速攝影及壓力脈動試驗測試段結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of test section for high-speed photography and pressure pulsation

圖2 高速攝影試驗布置圖Fig.2 Layout of high-speed photography experiment

本次進(jìn)行的外特性試驗、高速攝影試驗與壓力脈動試驗在同一套軸流泵試驗臺上進(jìn)行，圖3為試驗臺示意圖。整套系統(tǒng)由交流電動機、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀、進(jìn)出口測壓管、增壓泵、渦輪流量計、流量調(diào)節(jié)閥汽蝕罐、穩(wěn)壓罐、真空泵變頻器以及泵試驗段等組成。

圖3 軸流泵試驗臺示意圖Fig.3 Schematics of axial flow pump test bench

1.2 試驗方法

外特性試驗前保證軸流泵閉式試驗臺管路密封良好，按要求連接好設(shè)備。先將電機空轉(zhuǎn)以對轉(zhuǎn)矩調(diào)零，再與泵軸相連接。調(diào)節(jié)水位至適當(dāng)高度，打開進(jìn)出口閥門，將電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至1 450 r/min，穩(wěn)定后開啟增壓泵使流量達(dá)到大流量工況。此后降低增壓泵轉(zhuǎn)速以減小流量，當(dāng)降低增壓泵轉(zhuǎn)速無法減小流量時，通過關(guān)小出口閥門來降低流量。當(dāng)流量降低至預(yù)定的小流量工況時，停止試驗。重復(fù)試驗，以保證試驗結(jié)果的可靠性。

高速攝影試驗與壓力脈動試驗采用相似的試驗方法。本文中模型泵葉頂區(qū)空化形態(tài)的捕捉與壓力脈動信號采集，采用主動空化的方法進(jìn)行，即不斷降低泵進(jìn)口壓力，強迫其葉頂區(qū)發(fā)生空化。試驗開始時，模型泵以1 450 r/min轉(zhuǎn)速運行一段時間以排出水中氣泡。調(diào)節(jié)出口閘閥，調(diào)整流量至所需工況點。啟動真空泵，抽取汽蝕罐內(nèi)部空氣以降低泵進(jìn)口壓力，使泵內(nèi)部逐漸發(fā)生空化。當(dāng)泵參數(shù)儀顯示進(jìn)口壓力穩(wěn)定后，開始高速攝影試驗錄制或壓力脈動信號采集。對不同流量區(qū)間重復(fù)上述操作以獲得準(zhǔn)確的試驗數(shù)據(jù)。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 試驗可靠性驗證

通過對模型軸流泵進(jìn)行3組外特性試驗，驗證本次高速攝影與壓力脈動試驗的可靠性。圖4為模型泵水力性能曲線。由圖4可知3組試驗所得到的外特性曲線趨于一致，在流量工況Q/Qopt=1.2誤差最大，誤差值2.7%。Q/Qopt=0.8工況均出現(xiàn)明顯的揚程突變。由此可以證明試驗的可靠性及試驗設(shè)備的穩(wěn)定性。

圖4 模型泵水力性能曲線Fig.4 Hydraulic performance curves of model pump

2.2 不同流量下空化性能分析

如圖5所示為模型泵不同流量下的空化特性曲線，其中σ為泵的空化數(shù)，定義為

式中Pin為進(jìn)口壓力，Pa；Pva為液體在環(huán)境溫度下的飽和氣壓，Pa；ρ為液體密度，kg/m3；U為基準(zhǔn)速度，m/s。

由圖5可知，不同流量工況下，隨著空化數(shù)的減小，空化核形成空泡附著于葉片，使葉片表面光滑，對葉片表面具有一定的減阻作用，從而揚程小幅上升，隨后空泡團(tuán)發(fā)展堵塞流道造成泵性能突然下降[28]。本文以試驗時觀測到空化開始發(fā)生為空化初生的判據(jù)，Q/Qopt=0.6至Q/Qopt=1.2初生空化數(shù)依次為σ=0.453,0.436，0.368,0.334,0.303，可見小流量下更容易發(fā)生葉頂渦空化。由于流量減小，葉頂區(qū)壓差增大導(dǎo)致泄漏流速度加快，更早的形成葉頂泄漏渦。同時來流方向與葉片夾角增大，出現(xiàn)流動分離而產(chǎn)生低壓區(qū)。尤其失速發(fā)生時，受失速渦團(tuán)的影響，空泡更容易產(chǎn)生。伴隨流量降低，葉頂泄漏渦與葉片背面夾角變大，葉頂渦對流道的阻塞作用增強[11,29-30]。如圖4所示，Q/Qopt=0.6至Q/Qopt=0.8范圍內(nèi)發(fā)生駝峰現(xiàn)象，此時發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速，泵內(nèi)流動不穩(wěn)定導(dǎo)致?lián)P程波動較大?？栈囼炛?，小流量工況下則可能失速渦團(tuán)與空泡團(tuán)同時存在，堵塞流道導(dǎo)致泵內(nèi)流場更加復(fù)雜。圖5中在Q/Qopt=0.6和Q/Qopt=0.7時揚程較Q/Qopt=0.8有所降低，與模型泵水力性能曲線相吻合。

圖5 不同流量下的空化特性曲線Fig.5 Curves of cavitation characteristics at different flow rates

2.3 不同流量、不同空化數(shù)下的葉頂區(qū)空化形態(tài)

如圖6所示不同流量下葉頂區(qū)空化形態(tài)。圖中白色水平線代表不同弦長系數(shù)所對應(yīng)的位置(自下而上依次為λ=0.1、0.3、0.5、0.7、0.9)。Q/Qopt=0.8，σ=0.923 時，在葉頂區(qū)靠近進(jìn)口邊的位置，明顯發(fā)生間隙空化與泄漏渦空化，且根據(jù)空泡在不同弦長范圍內(nèi)的形狀可判斷，泄漏渦空化強度在λ約為0.1處達(dá)到最大，然后在λ=0.1至λ=0.3的弦長范圍內(nèi)空化強度顯著減小，λ>0.3后急劇震蕩并快速消失。在設(shè)計工況，空化渦帶起源于葉片進(jìn)口邊并在λ=0.5位置消失，空化渦帶為細(xì)長狀，為典型渦心空化。當(dāng)流量增大至Q/Qopt=1.2，空化數(shù)為σ=0.841時，在整個葉片范圍并未發(fā)現(xiàn)明顯的間隙空化和泄漏渦空化。通過圖6對比看出，軸流泵葉輪初生空化類型主要為間隙空化與泄漏渦空化，隨著流量減小，葉頂泄漏渦空化的強度增加，且衰減更快。結(jié)合圖5所示，該模型泵在小流量時更早發(fā)生空化，因小流量下葉頂處壓差更大，導(dǎo)致泄漏速度加快[29]。

當(dāng)空化數(shù)較小時，觀測不同流量下不同瞬時時刻葉頂區(qū)空化形態(tài)，見圖7。在小流量Q/Qopt=0.8，葉頂區(qū)由于泄漏渦卷曲，間隙空泡、葉頂泄漏渦空化及卷吸區(qū)空化連成一片，形成明顯的空泡云。此外，在該空泡云尾部出現(xiàn)2個近乎垂直于葉片吸力面的空化渦帶(垂直空化渦[12])。對于設(shè)計工況，葉頂區(qū)的空泡云起始于λ=0.1處，并穩(wěn)定附著于葉片λ=0.1至λ=0.5弦長范圍內(nèi)，在不同時刻，空泡云所覆蓋的范圍幾乎不發(fā)生變化。但在空泡云尾部，存在2個不斷震蕩的空泡尾跡，該尾跡在不同瞬時呈現(xiàn)不同的形狀，但并不從空泡云尾部脫落。而在大流量Q/Qopt=1.2時，空化數(shù)較Q/Qopt=0.8和1.0有所降低，在整個葉片弦長范圍內(nèi)，可見間隙空化與泄漏渦空化渦待，未發(fā)現(xiàn)云狀空化。在不同的瞬時時刻，泄漏渦空化渦帶的形狀幾乎不發(fā)生變化。通過以上分析得出，在小流量下葉頂區(qū)空化更具瞬態(tài)特性。

圖6 不同流量下葉頂區(qū)空化形態(tài)Fig.6 Cavitation patterns in blade tip region at different flow rates

圖7 低空化數(shù)，不同流量下葉頂區(qū)空化對比Fig.7 Comparison of cavitation in blade tip region with low cavitation number at different flow rates

2.4 垂直空化渦瞬態(tài)特性分析

葉頂泄漏渦與葉片吸力面片狀空化的尾緣相互作用形成垂直空化渦，其脫落時堵塞流道，使泵性能下降[12]。如圖8所示為Q/Qopt=0.7，σ=0.428時，垂直空化渦一個周期瞬態(tài)演變過程。在垂直空化渦形成的初始階段，葉頂云狀空化尾緣變得不穩(wěn)定。葉頂泄漏渦夾帶作用下[21]，垂直空化渦從葉片吸力面開始脫落，并逐漸向相鄰葉片壓力面延伸。圖8a、圖8b、圖8c可見，在垂直空化渦發(fā)展過程中，其直徑減小，成長為細(xì)長的空化漩渦。在此工況下，垂直空化渦進(jìn)入葉片通道，并被相鄰葉片切斷，分為兩部分。如圖8d，被切斷后在相 鄰?fù)ǖ赖臏u旋仍然存在，約10 ms后潰滅，引起相鄰葉片通道大規(guī)?？栈环€(wěn)定。然而垂直空化渦向相鄰葉片壓力側(cè)運動，并非所有工況下都被相鄰葉片切斷。

圖8 Q/Qopt=0.7，σ=0.428時垂直空化渦瞬態(tài)演變過程Fig.8 A period of transient evolution of a suction-side-perpendicular cavitating vortice with Q/Qoptof 0.7,cavitation number of 0.428

如圖9所示為不同流量、不同空化數(shù)下葉頂渦形態(tài)對比。如圖9所示，當(dāng)流量為Q/Qopt=1.0時，隨著空化數(shù)的減小，葉頂云狀空化現(xiàn)象更加明顯，三角形空泡云區(qū)域變大，無明顯垂直空化渦。當(dāng)流量為Q/Qopt=0.8時，如圖中白線區(qū)域為垂直空化渦。在該流量下σ=0.748時，葉頂區(qū)云狀空化尾緣λ=0.3處，開始有垂直空化渦脫落，其強度微弱并由于流體黏性作用迅速耗散。隨著空化數(shù)的降低，垂直空化渦強度和體積快速生長；而在σ=0.424時，垂直空化渦在λ=0.5處初生，其體積和強度明顯增大，數(shù)量增多，向相鄰葉片壓力面移動過程中堵塞流道，直至被相鄰葉片切斷。當(dāng)流量降低至Q/Qopt=0.6時，葉頂云狀空化尾緣處出現(xiàn)大面積垂直空化渦脫落現(xiàn)象，葉頂云狀空化區(qū)域大幅減小。σ=0.729時，在λ<0.2處葉頂區(qū)空化呈云狀脫落，在其運動過程中，分散為若干垂直空化渦帶，至λ=0.7處耗散消失。葉頂三角空化區(qū)面積減少約2/3。

Zhang等[12]研究證明垂直空化渦形成并開始脫落時，造成葉頂區(qū)轉(zhuǎn)子流道的堵塞，葉頂區(qū)流量減小，泄漏流減少，導(dǎo)致葉頂間隙空化減小，從而使三角形云狀空化寬度減小。降低空化數(shù)，垂直空化渦呈云狀脫落的尺度增大，σ=0.408時，云狀脫落后在λ=0.4形成大的垂直空化渦以及細(xì)小渦絲，其中小尺度渦絲由于流體的黏性很快耗散，細(xì)長的垂直空化渦則運動至流道中部消失。

圖9 不同流量、不同空化數(shù)下葉頂渦形態(tài)對比Fig.9 Comparison of structures of tip vortex at different flow rates and cavitation numbers

2.5 壓力脈動試驗分析

本次壓力脈動試驗傳感器采樣頻率為8.7 kHz，對應(yīng)于每個葉片通道采集120個測量值，即葉輪旋轉(zhuǎn)1°獲得一個測量值。為消除監(jiān)測點自身靜壓對壓力脈動的影響，用壓力系數(shù)CP表示監(jiān)測點壓力脈動的情況，壓力系數(shù)定義為[10]

式中P為所選取時間段內(nèi)監(jiān)測點靜壓的瞬時值，Pa；為在所選取時間段內(nèi)監(jiān)測點靜壓的平均值，Pa；u2為葉頂圓周速度，m/s。

選取監(jiān)測點P1、P2為分析對象，分別對應(yīng)于葉輪進(jìn)口與葉輪中部。圖10為流量Q/Qopt=1.0時，不同空化數(shù)下葉頂處的CP圓周分布，橫坐標(biāo)為葉片相對于監(jiān)測點的角度。其中葉片前緣邊（LE）葉頂處為θ=7°。當(dāng)葉片壓力面（PS）掠過傳感器P1、P2時，相對角度分別為θ=10°和θ=28°，吸力面（SS）掠過時，相對角度分別為θ=32°和θ=53°。CP曲線的突降是由葉片旋轉(zhuǎn)過傳感器P1、P2，壓力面與吸力面之間壓差導(dǎo)致[21]。如圖10a所示，當(dāng)葉片PS掠過P1時，CP1急劇降低，SS到達(dá)P1后，CP1則開始緩慢上升。對于P2，如圖10b中空化數(shù)為σ=0.592和σ=0.452時，CP2在θ=53°后立即上升；空化數(shù)0.257≤σ≤0.407時，CP2先經(jīng)一段平緩過程后上升。而在CP2曲線上升過程中，并非單調(diào)增加。與空化圖像比較推測這一過程與葉頂空化結(jié)構(gòu)有關(guān)。

圖10 Q/Qopt=1.0時，不同空化數(shù)1/3周期CP1、CP2圓周分布Fig.10 CP1and CP2circumferential distribution for different cavitation numbers in a third of a test rotation when Q/Qopt=1.0

空化形態(tài)圖像與壓力系數(shù)CP曲線比較，能夠?qū)毫Ψ植寂c空化結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，圖11為Q/Qopt=1.0，σ=0.592，葉片旋轉(zhuǎn)過P2處的高速攝影和壓力脈動結(jié)果。圖11a中3個空化圖像顯示了葉片在某一時刻的葉頂瞬態(tài)空化形態(tài)，傳感器P2的位置標(biāo)記為圓點。圖11b為相應(yīng)條件下CP2分布圖。當(dāng)θ=53°時，P2對應(yīng)于葉片SS面，由于壓力面與吸力面壓差的存在，壓力在32°≤θ≤53°時陡降；隨后在53°≤θ≤58°，P2處于狹窄的無空泡區(qū)，葉片載荷和相關(guān)的回流減少[11]，壓力急劇增加；在58°≤θ≤73°時，葉頂泄漏渦的空化核心經(jīng)過傳感器P2，此區(qū)域為狹長的低壓區(qū)，CP2上升平緩；此后壓力逐漸恢復(fù)，直到下一葉片的PS面到達(dá)監(jiān)測點P2。

在2.3節(jié)中提到，隨著空化數(shù)的降低，在葉頂區(qū)域形成了由葉頂間隙空化、射流剪切層空化以及葉頂泄漏渦空化組成的三角形云狀空化結(jié)構(gòu)。如圖12所示，Q/Qopt=1.0，空化數(shù)σ分別為0.407、0.381和0.257下的葉頂空化圖像及CP2的1/3周期的圓周分布圖。當(dāng)葉片SS面旋轉(zhuǎn)過傳感器P2后，P2處于由葉頂間隙空化、射流剪切層空化以及葉頂泄漏渦空化組成的三角形云狀空化結(jié)構(gòu)[12]，從葉頂間隙向后延伸至葉頂泄漏渦，此處為廣闊的低壓區(qū)，隨著空化數(shù)的降低空化加劇，三角形空化區(qū)范圍增大，在此范圍內(nèi)壓力系數(shù)CP2保持穩(wěn)定。表1列出了本組試驗不同空化數(shù)下，傳感器P2處于低壓區(qū)的角度范圍。表1中示出隨空化數(shù)降低，低壓區(qū)范圍增大。由于空化數(shù)的降低，葉頂空化加劇，空化區(qū)域逐漸變大。σ=0.407時，葉頂泄漏渦經(jīng)過P2后，在70°≤θ≤79°范圍內(nèi)壓力迅速回升；由于三角形空化云尾部不斷震蕩脫落，使得此處壓力波動復(fù)雜，如圖12b所示，在θ=79°和θ=88°時，CP2曲線出現(xiàn)波動。同時，在σ=0.381和σ=0.257也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象。

圖11 不同時刻空化圖像與壓力系數(shù)曲線Fig.11 Cavitation images and curve of pressure coefficient in different time

圖12 不同空化數(shù)下空化圖像與壓力系數(shù)曲線Fig.12 Cavitation images and curves of pressure coefficient at different cavitation numbers

表1 不同空化數(shù)下，傳感器P2處于低壓區(qū)的角度范圍Table 1 Range of angle of sensor P2 in low pressure region under different cavitation numbers

圖13比較了Q/Qopt=0.8時，不同空化數(shù)下P2處的壓力分布與相應(yīng)的空化圖像。圖13a顯示了垂直空化渦的位置，同一階段的空化現(xiàn)象隨著空化數(shù)的降低而更加明顯，并且垂直空化渦如白色箭頭方向旋轉(zhuǎn)。圖13a在σ=0.755時，葉頂云狀空化尾緣脫落未形成明顯的垂直空化渦。葉片掠過時，P2并未與云狀空化區(qū)重疊，在經(jīng)過SS面后，壓力呈近似單調(diào)增加，空化尾緣脫落的細(xì)小渦絲對壓力未產(chǎn)生明顯影響。σ降低至0.424，低壓區(qū)緊靠葉片的SS面，壓力迅速恢復(fù)。圖13aσ=0.424中垂直空化渦初步生成，在靠近葉頂處形成低壓區(qū)，當(dāng)其向流道內(nèi)發(fā)展遷移，逐漸遠(yuǎn)離葉頂，對葉頂處壓力的影響也逐漸減小。

圖13 不同空化數(shù)下垂直空化渦圖像與壓力系數(shù)曲線Fig.13 SSPCVs images and curves of pressure coefficient at different cavitation numbers

如圖13b中σ=0.424曲線，隨著葉輪旋轉(zhuǎn)角度的增加，CP2值在增大過程中，于θ=60°和80°處有較為明顯的波動，隨后波動減小。當(dāng)σ=0.338時空化加劇，葉頂處三角形空化云尾部不斷脫落，形成明顯的垂直空化渦旋。傳感器P2經(jīng)過53°≤θ≤62°云狀空化后，壓力迅速回升，隨后經(jīng)過垂直空化渦帶，由于此時脫落的渦帶并未遠(yuǎn)離葉頂，使得壓力明顯波動。

3 結(jié)論與討論

1）通過高速攝影試驗觀察不同工況下葉頂區(qū)空化形態(tài)，發(fā)現(xiàn)小流量(0.6～0.8)Qopt（Qopt=365 m3/h）工況下葉頂更易空化初生，隨著流量的增加，初生點逐漸向葉頂后緣移動。降低空化數(shù)，葉頂區(qū)形成的三角形云狀空化面積增大，且空化結(jié)構(gòu)逐漸不穩(wěn)定，在其尾緣有空穴以垂直于葉片吸力面的角度脫落。

2）同一流量下，隨著空化數(shù)的降低，葉頂區(qū)三角形云狀空化尺寸增加，垂直空化渦初生位置在葉頂弦長位置逐漸靠后，其在尺度和強度上都逐漸增強。相似空化數(shù)下，隨著流量的降低，垂直空化渦脫落面積增大，在小流量(0.6～0.8)Qopt工況下甚至呈云狀脫落。在垂直空化渦脫落過程中，三角形云狀空化區(qū)寬度減小，其向相鄰葉片壓力面移動，造成流道堵塞，泵的水力性能下降。

3）通過結(jié)合高速攝影與壓力脈動試驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)空化結(jié)構(gòu)與壓力脈動結(jié)果吻合性較好。通過葉片的吸力面為監(jiān)測點所在圓周最低壓力點，確定壓力脈動與高速攝影對應(yīng)關(guān)系，其到下一葉片的壓力面，壓力呈增加趨勢。葉頂空化區(qū)為低壓區(qū)范圍，在大流量1.2Qopt工況下，葉頂泄漏渦渦帶為狹長的低壓區(qū)。隨著流量與空化數(shù)的降低，葉頂泄漏渦與葉頂相連形成三角形空化云，為廣闊的低壓區(qū)。

4）云狀空化尾緣脫落的垂直空化渦對壓力場具有重要影響。垂直空化渦的脫落使得云狀空化面積減小，則低壓區(qū)范圍減小。在其向相鄰葉片壓力面移動過程中，與脫落的葉頂泄漏渦尾緣混合作用，壓力回升過程中產(chǎn)生波動。

本文主要對軸流泵葉頂泄漏渦空化及垂直空化渦試驗研究。小流量工況(0.6～0.8)Qopt工況下，葉頂泄漏渦空化及垂直空化渦可能受到失速的影響，其影響機理將在今后進(jìn)一步研究。

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