清华大学学报(自然科学版)

作者：韩丙福, 谭磊, 韩亚东

单位：清华大学 能源与动力工程系 水圈科学与水利工程全国重点实验室, 北京 100084

关键词：混流泵,叶顶间隙,泄漏流,粒子图像测速(PIV),试验研究

基金：国家重点研发计划(2024YFB3410003)

针对旋转叶轮叶顶间隙泄漏流试验测量和机理分析的难题, 该文提出一种基于全窗透明转轮室、等距弦长测量截面和旋转同步锁相的粒子图像测速(PIV)试验测量方法, 实现了混流泵叶顶间隙泄漏流的精细化试验测量。基于该方法, 搭建了水力机械综合性能试验台, 加工了一台比转速为484的混流泵, 系统测量了叶片头部到尾部6个测量截面上速度、涡量和涡结构分布。结果表明, 随着流量增加, 测量截面内相对速度逐渐增大, 额定流量下其方向与叶片型线基本一致, 验证了叶片水力设计的合理性。轴向速度随着流量增大而不断增大, 但受泄漏流影响分布逐渐不均匀, 叶片吸力面附近形成低速区, 并随泄漏涡向下游迁移逐渐偏离叶片。此外, 泄漏涡由泄漏流与主流剪切作用产生, 其面积和涡量从叶片头部到尾部均呈先增后减趋势, 面积峰值位置随流量增大依次迁移至30%、60%和80%弦长处, 涡量峰值则集中于40%~60%弦长区间。该研究揭示了叶顶间隙泄漏流的空间分布特征及其随流量的变化规律, 为混流泵优化设计与稳定运行提供了基础支撑。

来源：2025年第10期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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