旋转流场流态预测模型验证及其速度分量选择的差异性

王衍，曹志康，王英尧，胡琼，胡鹏，肖业祥

（1江苏海洋大学机械工程学院，江苏连云港222005；2清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室&能源与动力工程系，北京100084）

叶轮机械广泛应用于国民生产的各个环节，是动力工程行业最关键、最重要的部件之一。对叶轮机械的研究避免不了要对叶轮内部的流体流动形式和状态进行判断。依据流体力学基本原理及经典润滑理论，流体运动主要包括4种形式：①管中流动和缝隙流动；②（固体外部的）绕流；③（固体一侧的）明渠流动；④孔口出流和射流。就叶轮机械设备而言，多属于第一类和第二类流动形式，也可以将压缩机、泵、离心机等叶轮旋转类机械类比为疏导流体的一种异形管道。

目前，雷诺数模型被广泛用于流体在管流时的流态判定，已被实验完美验证，属于经典流体力学基础理论。对于缝隙流动，相关学者[1]提出了流动因子判定模型，即同时考虑压差流和剪切流进行流场流态计算，结论得到许多学者认可并被广泛采用，近期的研究结果也表明流动因子模型对于缝隙流的流态判断符合预期[2-5]。而对于叶轮类机械而言，一方面存在管流特点，部分还具有缝隙流特性，甚至多数场合还包含有高速的旋转绕流，流场情况异常复杂。单纯依靠经典雷诺数模型或流动因子模型对此类旋转流场进行流态判断受到了诸多学者的质疑[6-7]。以干气密封或上游泵送机械密封等微尺度有槽旋转流场为例，针……