轮毂形状对诱导轮性能的影响

宋沛原，李家文，唐 飞

（北京航空航天大学宇航学院,北京100191）

0 引言

为提高航天运输系统的有效载荷，要求推进剂供应系统能够工作在尽可能低的入口压力条件下。由于诱导轮具有小载荷、高稠度、小冲角等特点，使液体绕流叶片型面时压降较小，因此诱导轮能在低入口压力、局部出现汽蚀的条件下工作。

为了进一步提高诱导轮的性能，国内外研究者对诱导轮形状展开了广泛而深入的研究。日本东北大学流体科学研究所、航空宇宙技术研究所角田宇宙推进技术研究中心和大阪大学在研究H-Ⅱ火箭的LE-7诱导轮时发现，改变诱导轮前方进料管的几何尺寸，就可以改善诱导轮的汽蚀性能，并抑制了泵轴的振动[1-2]。Bakir应用商用CFD软件CFX，基于N-S方程和零方程湍流模型，对诱导轮进行了定常计算，试验研究了不同形状进口边对诱导轮性能的影响，并与试验相对比，发现数值模拟结果和试验结果非常吻合[3]。Delgosha应用NUMECA公司的FINE/TURBO软件，基于三维雷诺时均N-S方程和B-L湍流模型，对于不同前缘边厚度的诱导轮进行了研究[4]。黄建德、谷传纲对具有不同叶片数、叶片长度的平板螺旋形诱导轮进行了试验研究[5]。

国外火箭发动机诱导轮多采用曲线形状的轮毂，如Lucio Torre在研究诱导轮吸入性能时使用的诱导轮DAPAMIT03和Morgan Williams在研究诱导轮汽蚀性能时使用的诱导轮；而国内火箭发动机诱导轮多采用直锥轮毂。为了探索两种轮毂形状对诱导轮内部流动特性等方面的影响，本文开展了对不同轮毂形状诱导轮内部流场的数值模拟，分析了轮毂形状对诱导轮内部流动特性及外特性的影响。……