摘要：为提高火箭发动机涡轮泵性能稳定性,应用边界层理论进行了半开式离心泵叶顶间隙流动特性研究,利用边界层动量积分方程对叶顶间隙内边界层厚度进行求解,并开展了不同叶顶间隙泵性能试验及流场数值模拟研究。结果表明,当叶顶间隙值等于间隙内边界层厚度值时,间隙泄漏涡不再增强,可获得稳定的泵性能;当叶顶间隙过大,会使泵容积效率降低,导致泵性能急剧下降。该理论方法可作为设计过程确定半开式离心泵叶顶间隙的重要参考。

摘要：为了降低半开式低比转速离心泵的轴向力,采用数值分析方法对半开式离心泵轴向力的影响因素进行正交试验。选取叶顶间隙和平衡孔直径作为试验因素,每个因素取5个水平,对其进行正交方案设计。采用SST k-ω湍流方程对半开式离心泵轴向力进行数值计算,根据计算结果与原模型的试验结果进行对比,发现其扬程和效率变化在5%以内,因此该数值模拟方法具有可行性。基于L_(25)(5^(2))正交表,设计了25组试验方案,通过25组试验方案的数值模拟结果分析以得到最优方案。结果表明,通过减小叶顶间隙大小和开设平衡孔,后腔压力显著增加,离心泵轴向力大幅度降低,最大降幅达到了440.59 N,占原模型总轴向力的45.6%。与此同时对泵性能的影响并不大,效率仅降低了3.76%,扬程仅降低了0.3%。