談明高,胡 勝,劉厚林,馬皓晨,朱智朋

(1. 江蘇大學(xué) 流體機(jī)械工程技術(shù)研究中心, 江蘇 鎮(zhèn)江 212013; 2. 江蘇大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院, 江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

船舶的傳統(tǒng)軸系推進(jìn)系統(tǒng)在其內(nèi)部占據(jù)了大量寶貴的空間,這對船舶的發(fā)展是非常不利的,于是無軸推進(jìn)裝置[1]開始走進(jìn)人們的視野,而無軸泵噴推進(jìn)器(hubless pump-jet thruster, HPT)就是其中的代表。

HPT的結(jié)構(gòu)和安裝與普通船用螺旋槳有很大不同。HPT的主要結(jié)構(gòu)包括集成電機(jī)、導(dǎo)管、葉輪等[2]。HPT的槳葉被設(shè)計成固定在推進(jìn)器轉(zhuǎn)子內(nèi)孔(導(dǎo)流孔)的壁面上而非槳轂上,并且其槳葉可拆卸更換。當(dāng)推進(jìn)器通電時,葉片隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,對流體做功,從而產(chǎn)生軸向射流,最終推動艦船前進(jìn)。因HPT將導(dǎo)管內(nèi)的電機(jī)轉(zhuǎn)子與槳葉集成一體,所以解決了傳統(tǒng)軸系推進(jìn)裝置機(jī)槳分離的問題。另外由于傳統(tǒng)軸系[3]不復(fù)存在,HPT還節(jié)省了艦船的艙室空間,軸系穿艙密封等一系列問題也迎刃而解。得益于泵噴推進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用,HPT在低噪聲運(yùn)行方面具有獨(dú)特優(yōu)勢,尤其使得其在高速航行時的聲隱身性能更加突出[4-5]。正因為其良好的聲隱身性能,HPT在軍事應(yīng)用方面也有非常廣闊的前景。

作為一種結(jié)合了無軸推進(jìn)技術(shù)和泵噴推進(jìn)技術(shù)的新型推進(jìn)裝置,HPT的葉輪性能是影響其運(yùn)行特性的關(guān)鍵之一。通過葉輪和導(dǎo)葉、導(dǎo)管的合理配合,泵噴推進(jìn)器可以兼顧低噪聲、抗空化和高效率的重要優(yōu)點(diǎn);增加葉輪葉片數(shù)也有助于改善泵噴推進(jìn)器的空化和噪聲特性[6]。張明宇等[7]通過對泵噴推進(jìn)器的葉輪施加一定側(cè)斜角和縱斜角、卸載葉稍以及縮短葉片的葉頂弦長等方法,有效削弱了葉輪和導(dǎo)葉之間的相互作用,顯著改善了泵噴推進(jìn)器的噪聲性能。李寧等[8]研究發(fā)現(xiàn),隨葉片數(shù)的增加,某型噴水推進(jìn)泵的寬帶噪聲級有升高的趨勢,葉片安放角對該推進(jìn)泵寬帶噪聲級的影響存在一段最佳范圍,對應(yīng)攻角范圍為-2°～3°。

隨著計算流體力學(xué)(computational fluid dynamics, CFD)的發(fā)展,數(shù)值模擬方法已經(jīng)成為水力機(jī)械領(lǐng)域的一種重要研究手段[9],并且模擬計算結(jié)果在工程上有足夠的可靠性[10-11]。本文基于CFD有限體積元法離散雷諾平均納維-斯托克斯(Reynolds average Navier-Stokes, RANS)方程[12],應(yīng)用重整化群(renormalization group, RNG)k-ε[13-14]湍流模型封閉計算模型,采用協(xié)調(diào)一致的壓力耦合方程組半隱式算法(semi-implicit method for pressure linked equations consistent, SIMPLEC)[15]進(jìn)行壓力-速度耦合,對不同葉片數(shù)下的HPT模型進(jìn)行內(nèi)部流場的數(shù)值模擬計算和研究,并詳細(xì)對比分析了能量特性、推力特性、流場壓力和速度分布以及壓力脈動的變化規(guī)律,為HPT的噪聲優(yōu)化設(shè)計提供理論支持。

1 研究模型及數(shù)值方法

1.1 三維造型

初始研究對象為一臺比轉(zhuǎn)數(shù)ns=781的HPT,其葉片數(shù)z=7、設(shè)計轉(zhuǎn)速n=1 450 r/min、設(shè)計流量Qd=1 300 m3/h、設(shè)計揚(yáng)程H=6.5 m。使用三維軟件UG 10.0進(jìn)行HPT模型的全流域建模,建模部分主要為進(jìn)口延長段、葉輪和出口延長段三部分。圖1所示為葉輪結(jié)構(gòu),葉輪水體的網(wǎng)格劃分如圖2所示。

圖1 HPT葉輪結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of HPT impeller

圖2 HPT葉輪模型水體網(wǎng)格Fig.2 Mesh of HPT model impeller water

1.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗證

網(wǎng)格數(shù)量的不同會使湍流模型、控制方程和邊界條件等設(shè)置對流場數(shù)值模擬造成影響,當(dāng)網(wǎng)格數(shù)過大時,又會導(dǎo)致計算時間過長。為盡量避免以上問題,劃分了5套HPT模型的全流域網(wǎng)格,來進(jìn)行網(wǎng)格數(shù)的相關(guān)性檢驗,檢驗標(biāo)準(zhǔn)為HPT模型的揚(yáng)程,結(jié)果如表1所示。

表1 網(wǎng)格相關(guān)性檢驗

如表1結(jié)果所示,網(wǎng)格總數(shù)達(dá)到4 882 751后,網(wǎng)格數(shù)量對流場數(shù)值計算結(jié)果造成的影響開始減小,計算所得揚(yáng)程和設(shè)計揚(yáng)程的偏差在1%以內(nèi)。為兼顧數(shù)值計算的時間和精度,選擇網(wǎng)格劃分方案3進(jìn)行后續(xù)計算,即進(jìn)口延長段、葉輪和出口延長段的網(wǎng)格數(shù)分別為1 006 423、2 531 531和1 344 797。

1.3 數(shù)值計算

進(jìn)行數(shù)值模擬時采用多重參考系。將葉輪水體置于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中并設(shè)置參考壓力為101.325 kPa,進(jìn)出口延長段水體則處于靜止坐標(biāo)系中。靜止區(qū)域壁面條件設(shè)置為無滑移壁面,近壁區(qū)采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)處理。數(shù)據(jù)交換通過動靜交界面進(jìn)行。穩(wěn)態(tài)計算時采用葉輪凍結(jié)交界面,瞬態(tài)計算時則采用瞬態(tài)動靜交界面。計算時選擇RNGk-ε湍流模型,并采用二階迎風(fēng)格式。計算總步數(shù)為2 000,收斂判據(jù)選擇均方根(root meam square, RMS)并設(shè)置為1×10-4。進(jìn)口邊界條件設(shè)置為壓力進(jìn)口,出口邊界條件設(shè)置為速度出口。

1.4 研究方案

三種葉片數(shù)方案的葉輪模型如圖3所示,其葉片數(shù)分別為5、6和7。模型的葉片安放角均為0°,輪轂比均為0.20。

(a) z=5 (b) z=6

(c) z=7

2 數(shù)值計算結(jié)果驗證及分析

2.1 數(shù)值計算結(jié)果驗證

圖4為7個葉片時的HPT模型在不同工況下?lián)P程和效率的模擬值與試驗值的對比圖。從圖4(a)可以看出,在0.6～1.2Qd的流量范圍內(nèi),隨流量的增加,HPT模型的揚(yáng)程試驗值與模擬值變化趨勢一致,均逐漸減小。因為試驗時存在摩擦阻力等因素,各流量工況下,試驗值均略小于模擬值。在0.6Qd時,揚(yáng)程的試驗值與模擬值的差值最大,模擬值約比試驗值增大2.65%。圖4(b)為7個葉片時的HPT模型在不同工況下效率試驗值與模擬值對比圖。從圖4(b)可以看出,隨著流量的增加,HPT模型的效率試驗值與模擬值均先增大后減小,在設(shè)計流量時效率達(dá)到最大,此時試驗值與模擬值分別約為54.13%和54.99%;在1.2Qd時,二者偏差最大,模擬值約比試驗值增大1.14%。

(a) 揚(yáng)程(a) Head

在0.6～1.2Qd的流量范圍內(nèi),通過將能量性能試驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對比,可知數(shù)值模擬所得的揚(yáng)程和效率值與試驗值接近,且當(dāng)流量變化時,模擬值和試驗值隨流量的變化趨勢一致。綜上所述,本文的數(shù)值模擬計算方法基本可靠。

2.2 能量特性分析

圖5是HPT模型的能量特性(揚(yáng)程和效率)隨葉片數(shù)變化的曲線圖。從圖5可以看出,隨著葉片數(shù)從5增加到7,HPT模型的揚(yáng)程和效率均逐漸增大,并且均在7個葉片時達(dá)到最大,較5個葉片時分別增大約11.35%和5.19%,說明三種葉片數(shù)方案中,7個葉片時HPT模型的能量性能更好。

(a) 揚(yáng)程(a) Head

(b) 效率(b) Efficiency

2.3 推力特性分析

使用推力系數(shù)KTh對HPT模型的推力性能進(jìn)行衡量。為盡量減小尺度效應(yīng)的影響,引入軸向推力系數(shù)KTh來分析HPT模型在閉式環(huán)路下的推力性能,其計算表達(dá)式為:

(1)

式中:Th為葉片所受的軸向力,單位為N;ρ為水的密度,單位為kg/m3;n為葉輪轉(zhuǎn)速,單位為r/min;D為葉輪直徑,單位為m。

圖6是設(shè)計流量下HPT模型的軸向推力系數(shù)隨葉片數(shù)變化的曲線圖。從圖6可知,隨葉片數(shù)從5增加到7,HPT模型的軸向推力系數(shù)逐漸增大;5個葉片時軸向推力系數(shù)較7個葉片時低約9.59%。

圖6 三種葉片數(shù)方案時HPT模型軸向推力系數(shù)Fig.6 Axial thrust coefficient of HPT models under three blade number schemes

2.4 壓力特性分析

HPT模型的葉輪中間截面和流場軸面如圖7所示。

圖7 葉輪中間截面和流場軸面示意圖Fig.7 Sketch maps of impeller middle section and axial plane of flow field

(a) z=5

(b) z=6

(c) z=7

圖8是三種葉片數(shù)方案時HPT模型流場軸面的壓力分布云圖。從圖8可以看出,不同葉片數(shù)時的流場軸面壓力分布較為相似。在葉輪進(jìn)口處壓力較低,水體通過葉輪后壓力明顯上升;在葉輪出口和出口延長段內(nèi),壓力以軸線中心沿徑向向外逐漸增大,在葉輪輪緣及出口延長段管壁附近出現(xiàn)高壓區(qū)。隨葉片數(shù)從5增加到7,在HPT模型的葉輪出口輪緣和出口延長段管壁處,壓力有逐漸降低的趨勢,從軸線到邊緣的壓力梯度也逐漸減小;葉輪出口中心和出口延長段中部的低壓區(qū)向邊緣擴(kuò)大。

圖9是HPT模型在三種葉片數(shù)方案時的葉片工作面壓力分布云圖。

(a) z= 5

(b) z=6

(c) z=7

從圖9可以看出,三種葉片數(shù)下,HPT模型葉根處和葉片進(jìn)口邊均有高壓區(qū),葉片工作面壓力沿徑向從輪緣向中心遞減,在葉梢處最低。因為水體流入葉輪時,在葉梢處加速轉(zhuǎn)彎,從而導(dǎo)致該處壓力降低。隨后在葉輪的作用下,其內(nèi)水體逐漸增多,壓力也隨之增大,于是出現(xiàn)高壓區(qū)。葉片數(shù)從5增加到7時會導(dǎo)致葉片間的流道逐漸收窄,故在相同流量工況下,葉片數(shù)越多,單個流道內(nèi)的流量就越少,相應(yīng)地,葉片進(jìn)口邊和葉根處的壓力也越低,葉梢低壓區(qū)的面積逐漸擴(kuò)大。

圖10是HPT模型在三種葉片數(shù)方案時葉片背面壓力分布云圖。從圖10可以看出,葉片背面進(jìn)口邊的壓力最低,易產(chǎn)生空泡,從進(jìn)口邊向出口邊,葉片背面壓力逐漸升高。隨葉片數(shù)從5增加到7,葉片背面進(jìn)口邊的低壓區(qū)明顯縮小,葉根處壓力明顯增大。葉片數(shù)為5時,4個葉片的背面進(jìn)口邊低壓區(qū)向出口邊延伸的趨勢非常明顯;葉片數(shù)為6時,背面進(jìn)口邊低壓區(qū)向出口邊延伸趨勢較強(qiáng)的葉片僅有1個;葉片數(shù)為7時,低壓區(qū)的這種延伸趨勢在所有葉片上幾乎均不存在。這說明,增加葉片數(shù)會使葉片背面進(jìn)口邊低壓區(qū)向出口邊延伸的趨勢逐漸減弱,從而加強(qiáng)葉片背面的壓力分布的均勻性。

(a) z=5

(b) z=6

(c) z=7

2.5 速度特性分析

圖11是三種葉片數(shù)方案時HPT模型流場軸面速度流線圖。從圖11可知,不同葉片數(shù)方案時葉輪中部流速較高,流道中心的流速較低;在徑向上,軸面速度由中心向邊緣先增大后減小;葉輪出口中心有明顯低壓區(qū),且與葉輪中部的速度差較大,故在葉輪出口后產(chǎn)生了2個明顯的漩渦。

(a) z=5

(b) z=6

(c) z=7

從圖11還可以看出,隨葉片數(shù)從5增加到7,HPT模型出口延長段管壁和中心處的低速區(qū)面積先擴(kuò)大后縮小;同時,在出口延長段進(jìn)口邊,葉輪出口中心與葉輪中部的速度差先增大后減小,導(dǎo)致漩渦強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱,但漩渦結(jié)構(gòu)和大小無明顯變化。

圖12是HPT模型在三種葉片數(shù)方案時葉輪中間截面的速度流線圖。從圖12可以看出,各流道都是進(jìn)口邊輪緣處流速較低,中部流速較高,隨著葉輪旋轉(zhuǎn),輪緣處流速從進(jìn)口邊到出口邊逐漸增大,而中部流速逐漸降低;葉輪中心的流速遠(yuǎn)低于各流道中部,因此葉輪中心有漩渦產(chǎn)生。

(a) z=5

(b) z=6

(c) z=7

隨葉片數(shù)從5增加到7,葉輪中部高速區(qū)面積逐漸擴(kuò)大,從進(jìn)口邊到出口邊,葉輪中部流體的流速梯度逐漸減小,速度分布更加均勻;流道面積隨葉片數(shù)的增加而減小,水體受葉片的約束逐漸增大,各流道出口近輪緣處速度下降,葉輪輪緣二次流強(qiáng)度略微增強(qiáng)。

2.6 壓力脈動系數(shù)有效值分析

在葉輪進(jìn)口、葉輪出口和出口延長段兩倍管徑處分別設(shè)置沿徑向等距分布的3個監(jiān)測點(diǎn),以研究HPT模型在不同葉片數(shù)時的壓力脈動。葉輪進(jìn)口處從輪緣到中心的3個監(jiān)測點(diǎn)依次為M1、M2和M3,葉輪出口處依次為M4、M5和M6,出口延長段兩倍管徑處依次為M7、M8、M9,具體位置分布如圖13所示。

圖13 壓力脈動監(jiān)測點(diǎn)示意圖Fig.13 Sketch map of pressure pulsation monitoring points

分析時引入無因次的壓力脈動系數(shù)Cp來描述HPT模型內(nèi)的壓力脈動,其計算表達(dá)式為:

(2)

(3)

(4)

圖14為三種葉片數(shù)方案時HPT模型葉輪進(jìn)口、葉輪出口和出口延長段的Cp有效值直方圖。

從圖14(a)可以看出,隨葉片數(shù)從5增加到7,葉輪進(jìn)口輪緣(M1點(diǎn))、中部(M2點(diǎn))和中心(M3點(diǎn))處的Cp有效值都逐漸減小,其中M1點(diǎn)處減小最明顯,7個葉片時比5個葉片時減小約36.10%,而M3點(diǎn)處減小幅度最小,約為34.50%。

從圖14(b)可知,隨葉片數(shù)從5增加到7,葉輪出口輪緣(M4點(diǎn))和中部(M5點(diǎn))處的Cp有效值都逐漸減小,其中M4點(diǎn)處減小最明顯,7個葉片時比5個葉片時減小約33.74%;而葉輪出口中心(M6點(diǎn))處的Cp有效值略微增加,這可能是由7個葉片時葉輪出口中心處壓力梯度增大導(dǎo)致的。

(a) 葉輪進(jìn)口(a) Impeller inlet

(b) 葉輪出口(b) Impeller outlet

(c) 出口延長段(c) Outlet extension

從圖14(c)可以發(fā)現(xiàn),三種葉片數(shù)時,出口延長段的Cp有效值均由管壁(M7點(diǎn))處向中心(M9點(diǎn))處先減小后增大,在中部(M8點(diǎn))處壓力脈動最小;隨葉片數(shù)從5增加到7,出口延長段各監(jiān)測點(diǎn)處的Cp有效值均先增大后減小,且7個葉片時的Cp有效值最小,結(jié)合圖11可以發(fā)現(xiàn),6個葉片時出口延長段兩倍管徑處的中心部位的速度更小,和邊緣部分的速度差增大,各監(jiān)測點(diǎn)Cp有效值有所增大。

綜上所述,在葉輪進(jìn)口和出口處,輪緣和中部的Cp有效值變化規(guī)律相似,即隨葉片數(shù)從5增加到7,M1點(diǎn)、M2點(diǎn)、M4點(diǎn)和M5點(diǎn)的Cp有效值均逐漸降低;葉片數(shù)對流場中心處Cp有效值的影響則較小。

2.7 壓力脈動頻域分析

圖15為HPT模型在三種葉片數(shù)方案時葉輪進(jìn)口處的壓力脈動頻譜圖。

從圖15(a)可知,三種葉片數(shù)方案時M1點(diǎn)處的壓力脈動主頻都為軸頻;隨葉片數(shù)從5增加到7,M1點(diǎn)處壓力脈動主頻處幅值逐漸降低,7個葉片時M1點(diǎn)壓力脈動主頻處幅值最小,約為 5個葉片時的67.85%。

(a) M1

(b) M2

(c) M3

從圖15(b)可知,三種葉片數(shù)方案時M2點(diǎn)處壓力脈動主頻均在軸頻,且主頻處的幅值相差較小;6個葉片時主頻處幅值最小,比7個葉片時M2點(diǎn)處壓力脈動主頻處幅值低約12.21%。對比圖15(a)和圖15(b),可以看出,相比M1點(diǎn)處壓力脈動主頻處幅值,M2點(diǎn)處的更小。

從圖15(c)中可以看出,三種葉片數(shù)方案時,M3點(diǎn)處壓力脈動主頻都在16.11 Hz,略低于軸頻24.17Hz,這是因為葉片高度不夠,不能完全影響到葉輪進(jìn)口中心;7個葉片時M3點(diǎn)處的壓力脈動主頻處幅值最低,約為6個葉片時的63.78%,這可能是因為7個葉片時,葉輪進(jìn)口速度梯度較小,速度差減小。

綜上所述,三種葉片數(shù)方案時,M1點(diǎn)處和M2點(diǎn)處的壓力脈動主頻都在軸頻(24.17 Hz),M3點(diǎn)處壓力脈動主頻低于軸頻,各點(diǎn)處的主頻不隨葉片數(shù)的變化而改變;葉片數(shù)從5增加到7,M1點(diǎn)壓力脈動主頻處幅值有所降低;葉片數(shù)對M3點(diǎn)處壓力脈動主頻處幅值影響較小。

圖16為HPT模型三種葉片數(shù)方案時葉輪出口壓力脈動的頻譜圖。

從圖16(a)可以看出,M4點(diǎn)處壓力脈動主頻在軸頻;隨葉片數(shù)從5增加到7,M4點(diǎn)處主頻處幅值先減小后增大,6個葉片時壓力脈動主頻處幅值最低,相對于7個葉片時低約10.15%。

(a) M4

(b) M5

(c) M6

從圖16(b)可以看出,三種葉片數(shù)方案時,M5點(diǎn)處壓力脈動主頻在軸頻;隨葉片數(shù)從5增加到7,M5點(diǎn)處主頻處幅值先減小后增大,6個葉片時壓力脈動主頻處幅值最低,相對于7個葉片時低約15.07%;6個葉片和7個葉片時的壓力脈動主頻處幅值均比5個葉片時小,這說明減小葉片數(shù)會使葉輪出口中部的壓力脈動主頻處幅值有所增加。

從圖16(c)可以看出,三種葉片數(shù)方案時,M6點(diǎn)處壓力脈動主頻略低于軸頻,這和M3點(diǎn)處相似;隨葉片數(shù)從5增加到7,M6點(diǎn)處的主頻處幅值逐漸增大,7個葉片時M6點(diǎn)處壓力脈動主頻處的幅值比5個葉片時高約56.40%,這可能是因為7個葉片時,葉輪出口中心壓力梯度變大,從而主頻處幅值變大。

總體來看,M4點(diǎn)和M5點(diǎn)處的壓力脈動主頻在軸頻,M6點(diǎn)處的主頻略低于軸頻,為16.11 Hz;三種葉片數(shù)方案時,壓力脈動主頻處幅值由M4點(diǎn)處向M6點(diǎn)處即由葉輪出口輪緣向中心遞減;M4點(diǎn)處壓力脈動主頻處幅值受葉片數(shù)影響較小。

圖17為HPT模型在三種葉片數(shù)方案時出口延長段兩倍管徑處的壓力脈動頻譜圖。

從圖17(a)可以看出,M7點(diǎn)處的壓力脈動主頻為軸頻;7個葉片時,M7點(diǎn)處的壓力脈動在主頻處幅值明顯增大,比5個葉片時增大約61.35%,這可能是因為7個葉片時該點(diǎn)處速度有所升高,速度差變大。

從圖17(b)可以看出,M8點(diǎn)處的壓力脈動主頻在軸頻;隨葉片數(shù)從5增加到7,M8點(diǎn)處的主頻處幅值也逐漸增大,趨勢與M7點(diǎn)處相同,相較于7個葉片,5個葉片時壓力脈動主頻處的幅值低約34.75%。

從圖17(c)可以看出,M9點(diǎn)處的壓力脈動主頻在軸頻;隨葉片數(shù)從5增加到7,M9點(diǎn)處的主頻處幅值逐漸增大,7個葉片時壓力脈動主頻處的幅值比5個葉片時增大約13.43%。

(a) M7

(b) M8

(c) M9

綜上,出口延長段兩倍管徑處各監(jiān)測點(diǎn)壓力脈動主頻均在軸頻;葉片數(shù)的改變對M7點(diǎn)和M8點(diǎn)處壓力脈動主頻處幅值的影響較大;隨葉片數(shù)從5增加到7,同一監(jiān)測點(diǎn)的壓力脈動主頻處的幅值均逐漸增加;同一葉片數(shù)時,不同監(jiān)測點(diǎn)主頻處的幅值從管壁向中心先增大后減小。

3 結(jié)論

采用數(shù)值模擬方法研究了葉片數(shù)對HPT模型能量、推力、壓力、速度和壓力脈動的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn):

1)隨葉片數(shù)從5增加到7,HPT模型的揚(yáng)程、效率和推力均逐漸增大。

2)隨葉片數(shù)從5增加到7,葉輪出口輪緣和出口延長段管壁處的徑向壓力梯度逐漸減小,而葉輪出口和出口延長段進(jìn)口處的軸向壓力梯度逐漸增大。葉片工作面進(jìn)口邊和葉根處壓力逐漸降低,背面相應(yīng)區(qū)域壓力則逐漸升高;葉片表面壓力分布逐漸均勻。

3)隨葉片數(shù)從5增加到7,葉輪中部的速度逐漸增大,出口延長段管壁和中心處速度先減小后增大。葉輪出口漩渦強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱,但漩渦結(jié)構(gòu)和漩渦大小變化較小。

4)隨葉片數(shù)從5增加到7,葉輪輪緣和中部的壓力脈動均明顯降低。葉片數(shù)的變化對流場中心壓力脈動影響較小。葉輪進(jìn)出口輪緣和中部的壓力脈動主頻都在軸頻,中心處主頻則略低于軸頻,且主頻位置不受葉片數(shù)變化的影響。三種葉片數(shù)方案葉輪進(jìn)出口主頻處的壓力脈動幅值從輪緣向中心逐漸減小;出口延長段各監(jiān)測點(diǎn)處的主頻都在軸頻,主頻處幅值從管壁向中心先增大后減小。