外圆柱沟槽对环隙内波动涡流的影响.pdf

２０１５年６月 第３３卷　第６期 　 Ｊｕｎｅ２０１５ Ｖｏｌ．３３　 Ｎｏ．６ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８５３０．１４．０１１０ 外圆柱沟槽对环隙内波动涡流的影响 １ １ １ ２ ２ 朱方能 ，刘栋 ，晁长青 ，张鹏 ，严建华 （１．江苏大学能源与动力工程学院，江苏 镇江 ２１２０１３；２．江苏省特种化工泵工程技术研究 中心，江苏 靖江２１４５３７） 朱方能 摘要：采用ＣＦＤ数值计算方法对同心圆柱环隙内的波动涡流进行了数值模拟，根据ＰＩＶ试验结 果验证了数值计算方法的可靠性．重点研究了光壁模型和沟槽数量为９的２个模型环隙内的流 场分布以及波动涡流的波动特性，对比分析了２种模型周向的流场分布，计算了泰勒涡的轴向尺 寸及其轴向振幅，通过对比２种模型在Ｒ－Ｚ平面上的径向速度分布，讨论了沟槽对环隙内流体 的外射流作用的影响，分析了沟槽区域的流动特征以及出现的二次流现象．研究结果表明：沟槽 的存在显著改变了环隙内的流场分布以及波动涡流的波动特性，沟槽区域形成的旋涡流动促进 了沟槽内流体与环隙内流体的相互作用，加剧了环隙内的流动不稳定性． 关键词：波动涡流；沟槽壁面；泰勒涡尺寸；ＣＦＤ数值计算 中图分类号：Ｓ２７７．９　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７４－８５３０（２０１５）０６－０５１６－０５ 　　　 朱方能，刘栋，张鹏，等．外圆柱沟槽对环隙内波动涡流的影响［Ｊ］．排灌机械工程学报，２０１５，３３（６）：５１６－５２０，５３５． 　　　 ＺｈｕＦａｎｇｎｅｎｇ，ＬｉｕＤｏｎｇ，ＣｈａｏＣｈａｎｇｑｉｎｇ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｅｘｔｅｒｉｏｒｃｙｌｉｎｄｅｒｓｌｉｔｗａｌｌｏｎｗａｖｙｖｏｒｔｅｘｆｌｏｗｉｎｇａｐｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃｃｙｌｉｎ ｄｅｒｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤｒａｉｎａｇｅａｎｄＩｒｒｉｇａｔｉｏｎＭａｃｈｉｎｅｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＪＤＩＭＥ），２０１５，３３（６）：５１６－５２０，５３５．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ） Ｅｆｆｅｃｔｏｆｅｘｔｅｒｉｏｒｃｙｌｉｎｄｅｒｓｌｉｔｗａｌｌｏｎｗａｖｙｖｏｒｔｅｘｆｌｏｗ ｉｎｇａｐｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃｃｙｌｉｎｄｅｒｓ １ １ １ ２ ２ ＺｈｕＦａｎｇｎｅｎｇ，ＬｉｕＤｏｎｇ，ＣｈａｏＣｈａｎｇｑｉｎｇ，ＺｈａｎｇＰｅｎｇ，ＹａｎＪｉａｎｈｕａ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｅｃｈｎｉｃａｌａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ ｏｆＳｐｅｃｉａｌＣｈｅｍｉｃａｌＰｕｍｐ，Ｊｉｎｇｊｉａｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１４５３７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇＣＦＤｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｗａｖｙｖｏｒｔｅｘｆｌｏｗ ｉｎｓｉｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌａｎｎｕｌｕｓ．Ｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｅｘｐｅｒｉ ｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｆＰＩＶ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃ