Adaptability Analysis of Second Generation Vortex Recognition Method in Internal Flow Field of Mixed-flow Pumps

摘要： 流体机械内部涡的产生会严重影响流体机械的内流场及外性能，速度、压力等传统方式并不能全面揭示流场真实的流动情况，而涡识别方法可以表征混流泵内部涡结构，识别涡的大小、位置和演变规律。采用大涡模拟对混流泵内部流场进行高精度数值模拟，由此获得不同涡识别方法（涡量、螺旋度方法、λ2准则和Q准则）在混流泵内流场中识别出的涡结构。结果表明：与涡量准则法相比，采用第二代涡识别方法更能获得详细的混流泵内部的涡结构。其中，Q准则能剔除绝大部分的剪切层影响，较其他涡识别方法更好地捕捉混流泵内部的涡结构，显示的涡大小更加精确。通过Q准则的识别，提取了混流泵叶轮流道内规则的通道涡，此类型涡结构均匀分布在各个流道，叶片叶顶泄漏涡结构清晰，摆脱了壁面剪切层的干扰；导叶叶片靠近轮毂处同样获取了规则的通道涡，通道涡均匀的分布在各个流道内，叶片尾缘脱落涡摆脱了壁面剪切层的干扰，可以看到清晰的涡结构。Q准则在第二代涡识别方法中脱颖而出，更适用于混流泵内流场的涡识别，在涡结构以及涡大小的显示方面都具有优势，可用于旋转机械内流场的分析。*