2　离心泵空化计算设置

计算所用的离心泵示意图如图1所示。网格划分采用的是结构化网格，通过网格无关性检查后，最终确定网格总数信息为：网格单元数196万个，节点数221万个。

图1　离心泵模型及网格示意图

在进行空化计算时，边界条件的设置采用经典的不可压缩流场的边界条件，进口设置为质量流量进口，同时引入液体水和水蒸气两种工作介质，初始状态时，液态水体积分数为1，水蒸气体积分数为0。出口设为压力出口边界。固体壁面为无滑移壁面，湍流壁面采用壁面函数法处理。饱和蒸汽压值设置为3540Pa。

计算时，湍流模型选择RNG k-ε模型。空化计算应用基于Rayleigh-Plesset方程推导的ZGB（Zwart-Gerber-Belamri）模型。空泡平均直径为2×10-6m，汽化系数设置为50，凝结系数为0.01。

计算过程中，选取了6个不同的流量，这里将流量无量纲化，用流量系数δ表示，在对每个流量系数进行计算时，调整泵进口压力，使空化系数σ逐渐上升。其中，流量系数δ和空化系数σ的定义为

式中：Q为进口流量；u2为转轮出口周向速度；v1为转轮进口绝对速度；r2为转轮出口半径；Ps为水泵进口静压；Pv为空化压力；ρ为密度。

水泵空化计算初始计算工况见表1。

表1　水泵空化计算初始计算工况