摘要： 為了探究有效擴(kuò)大軸流泵穩(wěn)定運(yùn)行范圍的方法，針對(duì)軸流泵進(jìn)行自循環(huán)機(jī)匣處理的單通道定常數(shù)值模擬，分析周向覆蓋比例、抽吸口位置和喉部高度對(duì)水泵擴(kuò)穩(wěn)性能的影響規(guī)律，并揭示自循環(huán)機(jī)匣對(duì)軸流泵擴(kuò)穩(wěn)的改善機(jī)理.結(jié)果表明，抽吸口位置保持不變，擴(kuò)大周向覆蓋比例和喉部高度都可以增大流量裕度，但設(shè)計(jì)點(diǎn)效率降低；喉部高度為1.8 mm的自循環(huán)機(jī)匣流量裕度隨著抽吸口位置的后移先增加后降低，效率先降低后增加，說明在葉頂上方存在一個(gè)最佳位置.在研究的范圍內(nèi)，流量裕度最大達(dá)到5.93%，設(shè)計(jì)點(diǎn)的效率最低降低1.12%.通過自循環(huán)機(jī)匣處理，使葉頂泄漏流與主流在葉頂上方相互作用形成的堵塞區(qū)面積有所減小，從而可以擴(kuò)大軸流泵流量范圍和提升小流量工況效率.該研究可為軸流泵在自循環(huán)機(jī)匣的端壁處理方式下擴(kuò)穩(wěn)提供參考.

關(guān)鍵詞： 軸流泵；自循環(huán)機(jī)匣處理；流量裕度；設(shè)計(jì)點(diǎn)效率；葉頂泄漏流

中圖分類號(hào)： S277.9；TH312 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 1674-8530（2024）04-0358-07

DOI：10.3969/j.issn.1674-8530.22.0218

童志庭，原野，張志民，等. 自循環(huán)機(jī)匣提高軸流泵穩(wěn)定性的參數(shù)化研究［J］. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2024，42（4）：358-364.

TONG Zhiting，YUAN Ye，ZHANG Zhimin， et al. Parametric study on improving stability of axial-flow pumps with self-circulating casing［J］. Journal of drainage and irrigation machinery engineering（JDIME）， 2024， 42（4）： 358-364.

Parametric study on improving stability of axial-flow

pumps with self-circulating casing

TONG Zhiting1，2，YUAN Ye1，2，ZHANG Zhimin3，ZHANG Chao1，2*

（1. Tianjin Key Laboratory for Advanced Mechatronic System Design and Intelligent Control， Tianjin University of Technology， Tianjin 300384， China; 2. National Demonstration Center for Experimental Mechanical and Electrical Engineering Education （Tianjin University of Technology）， Tianjin 300384， China; 3. China Institute of Water Resources and Hydropower Research， Beijing 100038， China）

Abstract： In order to explore ways to effectively expand the stable operating range of axial-flow pumps， a single-channel steady numerical simulation of the self-circulating casing treatment was carried out on an axial-flow pump to analyze the influence of the circumferential coverage ratio， suction port position and throat height on the expansion and stability performance of water pumps， and to as well reveal the influence law and improvement mechanism of the self-circulating casing on the expansion and stability of axial-flow pumps. The results show that the self-circulating casing can effectively expand the flow range of the axial-flow pump， keeping the position of the suction port unchanged， increasing the circumferential coverage ratio and throat height can increase the flow margin， but the design point efficiency is reduced. The flow margin of the self-circulating casing with a throat height of 1.8 mm first increases and then decreases with the backward movement of the suction port position， and the efficiency first decreases and then increases， indicating that there is an optimal position above the blade tip. Within the scope of the study， the flow margin reaches a maximum of 5.93%， and the efficiency at the design point is reduced by a minimum of 1.12%. Through the self-circulating ca-sing treatment， the area of the blockage area formed by the interaction between the blade tip leakage flow and the main flow above the blade tip is reduced， which is responsible for the extended flow range and increased efficiency of the axial-flow pump for small flow conditions. This study provides a reference for the expansion and stability of axial-flow pump under the end wall treatment of self-circulating casing.

Key words： axial-flow pump;self-circulating casing treatment;flow margin;design point efficiency;tip leakage flow

軸流泵因具有大流量、低揚(yáng)程［1-3］的特點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)灌溉和排澇救災(zāi)上都得到了廣泛的應(yīng)用.受外界環(huán)境的影響，軸流泵很難保證長(zhǎng)時(shí)間在設(shè)計(jì)工況運(yùn)行，當(dāng)泵運(yùn)行到小流量工況區(qū)，軸流泵內(nèi)部會(huì)發(fā)生回流和旋渦，產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，使內(nèi)部流動(dòng)紊亂進(jìn)一步惡化，對(duì)軸流泵的運(yùn)行造成危害［4-5］.

軸流泵關(guān)于小流量工況區(qū)的研究較多.ZHANG等［6］通過數(shù)值和試驗(yàn)對(duì)軸流泵泄漏渦的軌跡進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)泄漏渦的運(yùn)行軌跡與葉片弦長(zhǎng)之間的相對(duì)角度隨流量減小而逐漸增大.MOMOSAKI等［7］對(duì)軸流泵進(jìn)行非定常數(shù)值模擬，研究發(fā)現(xiàn)小流量工況下，在葉片前緣處形成強(qiáng)烈的葉頂泄漏渦［8］，導(dǎo)致該區(qū)域形成流動(dòng)阻塞.

為了擴(kuò)大軸流泵的高效運(yùn)行工況范圍、增強(qiáng)其運(yùn)行穩(wěn)定性，需要探索相關(guān)的流動(dòng)控制技術(shù).主動(dòng)控制需要依靠外界能量，而被動(dòng)控制則是靠自身能量變化來進(jìn)行控制，因此被動(dòng)控制得到廣泛應(yīng)用.常用的被動(dòng)控制機(jī)匣處理技術(shù)有槽式機(jī)匣處理、縫式機(jī)匣處理、葉頂噴氣和自循環(huán)機(jī)匣處理等技術(shù).由于流動(dòng)控制技術(shù)在水泵行業(yè)起步較晚，近年來有一些探索性研究［9-10］，但改善效果不是十分明顯，甚至對(duì)效率影響較大.

因自循環(huán)機(jī)匣處理運(yùn)用在壓氣機(jī)上達(dá)到的效果較好，得到國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛研究［11-14］，特別是晏松等［15-16］對(duì)自循環(huán)機(jī)匣處理不同軸向引氣位置和喉部高度進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)自循環(huán)機(jī)匣處理后都起到了一定的擴(kuò)穩(wěn)作用，且對(duì)效率的影響較小.但自循環(huán)機(jī)匣處理技術(shù)應(yīng)用在水泵上的研究成果較少，因此借鑒壓氣機(jī)上的自循環(huán)機(jī)匣處理，運(yùn)用到軸流泵上.

為了探究自循環(huán)機(jī)匣對(duì)軸流泵擴(kuò)大穩(wěn)定運(yùn)行范圍的影響規(guī)律，文中在葉頂機(jī)匣上布置一種自循環(huán)機(jī)匣處理結(jié)構(gòu)并開展單通道定常數(shù)值計(jì)算，通過與實(shí)壁機(jī)匣進(jìn)行對(duì)比，分析外特性及內(nèi)部流場(chǎng)變化，以揭示自循環(huán)機(jī)匣擴(kuò)大軸流泵穩(wěn)定運(yùn)行范圍的流動(dòng)控制機(jī)理.

1 數(shù)值方法

1.1 計(jì)算模型

研究對(duì)象為某低揚(yáng)程潛水軸流泵模型裝置，計(jì)算域包括整個(gè)泵段，其葉頂間隙e為0.6 mm，流體介質(zhì)為清水；軸流泵的主要參數(shù)：轉(zhuǎn)輪直徑D為202.8 mm，葉片數(shù)Z1為5，導(dǎo)葉數(shù)Z2為7，設(shè)計(jì)流量qVdes為550 m3/h，設(shè)計(jì)揚(yáng)程Hdes為10.5 mm，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速n為2 300 r/min.軸流泵的三維模型及實(shí)體模型如圖1所示.

使用NUMECA軟件求解雷諾時(shí)均Navier-Stokes方程，湍流模型選用Spalart-Allmaras模型；文中模型采用AutoGrid 5軟件對(duì)葉輪和導(dǎo)葉采用O4H型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，為了確保y+值在所選湍流模型y+（1～10）的范圍內(nèi)，壁面的第1層網(wǎng)格高度設(shè)為0.006 mm，滿足要求.

為了消除網(wǎng)格對(duì)計(jì)算的影響，進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證.設(shè)置相同的全局殘差數(shù)量級(jí)為10-6，對(duì)3組網(wǎng)格數(shù)33萬，146萬，233萬分別進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，確定網(wǎng)格數(shù)大于140萬時(shí)，效率最大差距僅為0.1%.為了節(jié)省計(jì)算資源，最終確定網(wǎng)格數(shù)為146萬左右.加2層薄的輔助塊在軸流泵葉輪上方的機(jī)匣部位；2層輔助塊均采用H型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，上層輔助塊與自循環(huán)機(jī)匣的噴嘴和抽吸口分別進(jìn)行完全非匹配性連接（FNMB），下層輔助塊與葉頂上方的機(jī)匣進(jìn)行完全非匹配性連接（FNMB）.2個(gè)輔助塊之間采用完全非匹配固定轉(zhuǎn)子交接面的連接，以便于自循環(huán)機(jī)匣收到軸流泵傳遞的數(shù)據(jù).

1.2 數(shù)值方法校核

使用Fine Turbo模塊對(duì)軸流泵模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算.進(jìn)口設(shè)置為總溫和總壓，出口設(shè)置為平均靜壓；算到臨近失速點(diǎn)，出口設(shè)置為質(zhì)量流量，直到算到設(shè)置的出口流量不收斂為止；壁面的邊界條件為絕熱無滑移；單通道的兩側(cè)設(shè)為周期性邊界條件.收斂準(zhǔn)則：進(jìn)出口流量誤差小于0.5%，且流量不再發(fā)生變化或全局殘差滿足設(shè)置的10-6精度時(shí)，認(rèn)為計(jì)算滿足要求.

為了檢驗(yàn)數(shù)值模擬方法的可靠性，對(duì)軸流泵模型設(shè)置6個(gè)與試驗(yàn)相同的工況點(diǎn)進(jìn)行數(shù)值模擬.因試驗(yàn)中使用液壓動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)水泵，并不能保證水泵在額定轉(zhuǎn)速下進(jìn)行試驗(yàn)，因此試驗(yàn)在轉(zhuǎn)速2 182 r/min下進(jìn)行；為了與試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，數(shù)值模擬也在2 182 r/min下進(jìn)行數(shù)值計(jì)算.模型做成產(chǎn)品后，在湖南省水力機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)授權(quán)站進(jìn)行了試驗(yàn)，主要檢驗(yàn)儀器設(shè)備：SFT-B智能流量轉(zhuǎn)速儀、三相功率儀、0～0.25 MPa精密壓力表；然后從檢驗(yàn)報(bào)告中得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)并與數(shù)值模擬值進(jìn)行對(duì)比.

圖2為數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)的揚(yáng)程H和效率η與流量的關(guān)系曲線對(duì)比圖，圖中qV為實(shí)際運(yùn)行流量.總體上，模擬數(shù)據(jù)曲線與試驗(yàn)曲線整體趨勢(shì)一致，但也存在一定誤差，在接近設(shè)計(jì)工況（534.4～567.0 m3/h），效率的絕對(duì)誤差小于4%，揚(yáng)程的相對(duì)誤差小于2.3%，說明數(shù)值模擬和試驗(yàn)存在差別.造成此差別的原因主要涵蓋兩方面，首先是數(shù)值模型和實(shí)物存在加工誤差，特別是對(duì)于葉頂間隙的加工，而葉頂間隙對(duì)揚(yáng)程和效率的影響比較大，不能完全保證與數(shù)值模型一致，同時(shí)葉片表面的粗糙度也有一定影響；其次是數(shù)值計(jì)算沒有包含機(jī)械損失，僅對(duì)流體域進(jìn)行考慮，所以造成試驗(yàn)值較模擬值偏低，這是不可避免的誤差，但總體趨勢(shì)是吻合的，也證實(shí)了數(shù)值模擬的可靠性.

為此在該模型上添加自循環(huán)機(jī)匣處理結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算.

2 自循環(huán)機(jī)匣處理設(shè)計(jì)

自循環(huán)機(jī)匣處理一般由噴嘴、橋路和抽吸口組成.參考軸流壓氣機(jī)中自循環(huán)機(jī)匣處理的設(shè)計(jì)［17］，采用部分已有的參數(shù)化研究結(jié)果，并運(yùn)用到軸流泵上，探索該機(jī)匣處理技術(shù)對(duì)水泵擴(kuò)穩(wěn)性的影響.文中主要研究抽吸口位置、喉部高度和周向覆蓋比例對(duì)水泵性能的影響.

圖3為自循環(huán)機(jī)匣的參數(shù)化結(jié)構(gòu)及三維結(jié)構(gòu)圖，圖中h為喉部高度，Za為噴射口前端距葉片前緣的距離，L為弧長(zhǎng).CCP（circumfereneial coverage percentage）表示周向覆蓋比例，其值為1周內(nèi)全部自循環(huán)機(jī)匣管路對(duì)應(yīng)弧長(zhǎng)L的總和與整周的比值.每種方案中，噴嘴均為Coanda結(jié)構(gòu)，噴射角和抽吸角都為10°，噴射偏航角都為0°，周向分布數(shù)目均為5個(gè).基于此，設(shè)計(jì)了喉部高度分別為e，2e和3e；抽吸口分別位于15%Ca，45%Ca和75%Ca（Ca為葉頂軸向弦長(zhǎng)，單位為mm）；周向覆蓋比例分別為10.4%和5.2%，總計(jì)6種自循環(huán)機(jī)匣處理結(jié)構(gòu).噴嘴位置保持不變，始終位于葉片前緣上游-11%Ca處（負(fù)號(hào)表示噴嘴在軸向葉頂前緣的前端）.

周向覆蓋比例為10.4%，喉部高度為3e，抽吸口位置P為15%Ca，45%Ca和75%Ca時(shí)對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的軸向分布分別為115個(gè)，147個(gè)，187個(gè)，周向和徑向分布均為29×21個(gè)，它們分別為不同方向上網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)分別為7.0萬、9.0萬、11.0萬；當(dāng)喉部高度改為2e和e時(shí)，軸向、周向和徑向的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)和喉部高度為3e時(shí)對(duì)應(yīng)相同.

周向覆蓋比例為5.2%，喉部高度為3e，抽吸口位置為75%Ca時(shí)，對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的軸向分布為187個(gè)，周向和徑向分布均為17×21個(gè)，網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)為6.6萬.

3 外特性和內(nèi)部流場(chǎng)分析

3.1 總性能分析

為了定量描述不同自循環(huán)機(jī)匣處理結(jié)構(gòu)對(duì)泵外特性的影響，采用流量裕度［15］和效率變化量［10］來衡量這種差別，這是因?yàn)榱髁吭６群托首兓靠梢暂^直觀地表達(dá)自循環(huán)機(jī)匣處理后流量范圍的變化和對(duì)設(shè)計(jì)點(diǎn)效率的影響.流量裕度定義為

ΔSM=qVSC－qVSCTqVSC×100%，（1）

式中：ΔSM為流量裕度；qVSC為實(shí)壁機(jī)匣臨界點(diǎn)體積流量；qVSCT為自循環(huán)機(jī)匣處理臨界點(diǎn)體積流量.

效率變化量定義為

Δη=（ηdes）SCT－（ηdes）SC，（2）

式中：ηdes為設(shè)計(jì)效率；下標(biāo)SC表示實(shí)壁機(jī)匣；下標(biāo)SCT表示自循環(huán)機(jī)匣處理.

圖4為自循環(huán)機(jī)匣的幾何參數(shù)對(duì)泵水力性能的影響，表1為自循環(huán)機(jī)匣的幾何參數(shù)對(duì)軸流泵流量裕度與效率的影響，表中h為喉部高度.

由圖4a可知，在該自循環(huán)機(jī)匣處理后，揚(yáng)程曲線和效率曲線整體隨周向覆蓋比例增大而逐漸向下偏移，在失速工況點(diǎn)（qV/qVdes=0.77）時(shí)，效率都高于實(shí)壁機(jī)匣的效率，周向覆蓋比例為5.2%下的揚(yáng)程高于實(shí)壁機(jī)匣的揚(yáng)程.由表1可知，周向覆蓋比例為10.4%下的流量裕度提高了4.24%，明顯高于周向覆蓋比例為5.2%下的流量裕度，但設(shè)計(jì)點(diǎn)的效率卻降低了1.94%.

由圖4b可知，自循環(huán)機(jī)匣的揚(yáng)程和效率曲線都普遍低于實(shí)壁機(jī)匣的，但失速工況點(diǎn)的效率經(jīng)自循環(huán)機(jī)匣處理后高于實(shí)壁機(jī)匣的.由表1可知，隨著抽吸口位置后移，流量裕度先增大后降低，設(shè)計(jì)點(diǎn)的效率卻先降低后升高，說明在葉頂存在1個(gè)最佳位置，使得流量裕度達(dá)到最佳.故在后續(xù)數(shù)值計(jì)算中，對(duì)位于45%Ca前后的抽吸口位置可進(jìn)行參數(shù)化研究，以盡可能地尋求最佳位置.

由圖4c可知，揚(yáng)程和效率曲線隨喉部高度增加而逐漸向下偏移，且整體上都低于實(shí)壁機(jī)匣的，但流量范圍隨著喉部高度增加而逐漸拓寬，并且小流量工況的效率高于實(shí)壁機(jī)匣的.由表1可知，隨著喉部高度增加，流量裕度逐漸增加，在喉部高度為3e時(shí)，流量裕度達(dá)到5.93%，效率卻降低了2.56%.

由以上分析可知，軸流泵的流量裕度和設(shè)計(jì)點(diǎn)的效率兩者不可兼得，須兼顧兩者來選取適當(dāng)參數(shù).

3.2 擴(kuò)穩(wěn)機(jī)理分析

由以上分析結(jié)果可知，噴嘴的喉部高度、抽吸口的位置和周向覆蓋比例都對(duì)水泵的性能產(chǎn)生了一定的影響，兼顧對(duì)流量裕度和效率變化量的影響，選取周向覆蓋比例為10.4%，抽吸口位置位于45%Ca，喉部高度分別為e，2e和3e的自循環(huán)機(jī)匣處理結(jié)構(gòu)，對(duì)軸流泵的葉頂流動(dòng)作進(jìn)一步的內(nèi)部流場(chǎng)分析.

圖5為失速工況點(diǎn)99%葉展方向的絕對(duì)軸向速度vz分布，圖中葉頂堵塞區(qū)位于vzlt;0的部位.由圖5a可知，堵塞區(qū)橫跨整個(gè)葉片通道，說明失速工況點(diǎn)實(shí)壁機(jī)匣在葉頂存在一個(gè)較差的流動(dòng)狀況.運(yùn)用自循環(huán)機(jī)匣處理后，由圖5b—5d可知，堵塞區(qū)沒有占用整個(gè)葉頂上方的通道，相反面積有所減小，使得流通情況轉(zhuǎn)好，從而提高了軸流泵的流量裕度.比較不同噴嘴喉部高度自循環(huán)機(jī)匣作用后葉頂上方堵塞區(qū)的變化，發(fā)現(xiàn)隨著喉部高度的增大，在葉頂前緣的堵塞區(qū)改善情況更好，但整體上看，3種不同喉部高度下的堵塞區(qū)分布情況基本相同，堵塞區(qū)面積向葉片吸力面靠近.

圖6為失速工況點(diǎn)99%葉展方向上的相對(duì)速度wxyz矢量圖.從6a中可以看出，葉頂上方在實(shí)壁機(jī)匣的情況下，低速阻滯區(qū)集中在葉頂上方前緣附近，并沿著壓力面向通道內(nèi)蔓延，使得葉頂上方通道內(nèi)的流通情況逐漸惡化.

經(jīng)過自循環(huán)機(jī)匣處理后，從圖6b—6d中可以看出，葉頂上方通道內(nèi)的低速阻滯區(qū)面積有所減小，從而通道內(nèi)的流通情況有了一定的改善.隨著喉部高度的增加，在壓力面前緣附近低速阻滯區(qū)改善情況向好，相對(duì)速度wxyz得到提高.

4 結(jié) 論

針對(duì)軸流泵穩(wěn)定運(yùn)行范圍的問題，提出自循環(huán)機(jī)匣處理，得出主要結(jié)論如下：

1） 保持喉部高度h為3e、抽吸口位置為75%Ca不變，隨著周向覆蓋比例增大，流量裕度逐漸增大，最大值為4.24%，而設(shè)計(jì)點(diǎn)效率逐漸降低，最低減小1.94%.保持周向覆蓋比例CCP為10.4%、抽吸口位置為45%Ca不變，隨著喉部高度增大，流量裕度逐漸增大，最大值為5.93%，而設(shè)計(jì)點(diǎn)效率逐漸降低，最低減小2.56%.

2） 保持周向覆蓋比例CCP為10.4%、喉部高度h為3e不變，流量裕度都隨抽吸口位置后移而先增大后減小，設(shè)計(jì)點(diǎn)的效率先降低后升高，說明在葉頂上方存在1個(gè)最佳位置.

3） 失速工況點(diǎn)葉頂泄漏流與主流相互作用形成葉頂泄漏渦，使葉頂通道堵塞.通過自循環(huán)機(jī)匣處理，使葉頂上方的堵塞區(qū)面積有所減小，低速阻滯區(qū)減小，堵塞區(qū)面積向吸力面靠近，從而達(dá)到擴(kuò)穩(wěn)目的.

參考文獻(xiàn)（References）

［1］ ZHANG H，SHI W D，CHEN B，et al. Experimental study of flow field in interference area between impeller and guide vane of axial flow pump［J］. Journal of hydrodynamics，2014，26（6）：894-901.

［2］ 吉冬濤，陸偉剛，陸林廣，等. 軸流泵裝置性能曲線馬鞍形區(qū)的特點(diǎn)及應(yīng)用［J］. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2021，39（11）：1081-1086.

JI Dongtao，LU Weigang，LU Linguang，et al. Characte-ristics and application of saddle-shaped zone in perfor-mance curve of axial-flow pump system［J］. Journal of drainage and irrigation machinery engineering，2021，39（11）：1081-1086.（in Chinese）

［3］ 程培齋，李懷瑞.葉片安放角對(duì)蝸殼式軸流泵反轉(zhuǎn)作透平的性能影響［J］.西華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，41（1）：96-103.

CHENG Peizhai， LI Huairui. Effect of blade placement angle on performance of volute axial flow pump reverse turbine［J］. Journal of Xihua University（natural science edition）， 2022，41（1）：96-103.（in Chinese）

［4］ SHEN X，ZHANG D S，XU B，et al. Numerical and experimental investigation of the pressure fluctuation in a mixed-flow pump under low flow conditions［J］. Journal of power and energy，2019，234（1）：46-57.

［5］ FU S F，ZHENG Y，KAN K，et al. Numerical simulation and experimental study of transient characte-ristics in an axial flow pump during start-up［J］. Renewable energy，2020，146：1879-1887.

［6］ ZHANG D S，SHI W D，VAN ESCH B P M B，et al. Numerical and experimental investigation of tip leakage vortex trajectory and dynamics in an axial flow pump［J］. Computers amp; fluids，2015，112：61-71.

［7］ MOMOSAKI S，USAMI S，WATANABE S，et al. Numerical simulation of internal flow in a contra-rotating axial flow pump［C］//Proceedings of 25th IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems. ［S.l.］：IOP Publishing，2010，12（1）：12-46.

［8］ 史廣泰，李昶旭，王彬鑫，等.考慮葉頂間隙的螺旋軸流式混輸泵主流道內(nèi)空化特性［J］.西華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，41（4）：25-31.

SHI Guangtai， LI Changxu， WANG Binxin， et al. Cavitation characteristics in the main flow passage of helical axial multiphase pump considering tip clearance［J］. Journal of Xihua University（natural science edition）， 2022，41（4）：25-31.（in Chinese）

［9］ KUROKAWA J. J-Groove technique for suppressing various anomalous flow phenomena in turbomachines［J］. International journal of fluid machinery and systems，2010，4（1）：1-13.

［10］ 王維，王偉超，張樂福，等. 端壁開縫改善軸流泵駝峰的機(jī)理［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2020，36（23）：12-20.

WANG Wei，WANG Weichao，ZHANG Lefu，et al. Mechanism for end-wall slots to improve hump in an axial flow pump［J］. Transactions of the CSAE，2020，36（23）：12-20. （in Chinese）

［11］ STRAZISAR A J，BRIGHT M M，THORP S，et al. Compressor stall control through endwall recirculation［C］//Proceedings of ASME Turbo Expo 2004： Power for Land， Sea， and Air. Vienna， Austria：ASME， 2004， GT2004—54295：655-667.

［12］ WEICHERT S，DAY I，F(xiàn)REEMAN C. Self-regulating casing treatment for axial compressor stability enhancement［C］//Proceedings of ASME Turbo Expo 2011. Vancouver， Canada：ASME， 2011， GT2011—46042： 225-237.

［13］ 張皓光，安康，譚鋒，等. 自循環(huán)機(jī)匣處理軸向位置影響擴(kuò)穩(wěn)能力的機(jī)理［J］. 航空動(dòng)力學(xué)報(bào)，2017，32（4）：983-989.

ZHANG Haoguang，AN Kang，TAN Feng，et al. Mecha-nism of affecting ability of stability enhancement with varying axial position of self-recirculating casing treatment［J］. Journal of aerospace power，2017，32（4）：983-989. （in Chinese）

［14］ 吳艷輝，楊國(guó)偉，王博，等. 軸向引氣位置對(duì)自循環(huán)機(jī)匣擴(kuò)穩(wěn)的能力的影響機(jī)制研究［C］//中國(guó)航天第三專業(yè)信息網(wǎng)第三十八界技術(shù)交流會(huì)暨第二屆空天動(dòng)力聯(lián)合會(huì)議論文集. 大連：發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流氣動(dòng)技術(shù)，2017：160-167.

［15］ 晏松，楚武利. 葉頂引氣位置對(duì)自循環(huán)機(jī)匣處理擴(kuò)穩(wěn)能力的研究［J］. 推進(jìn)技術(shù)，2019，40（12）：2731-2738.

YAN Song，CHU Wuli. Study on enhanced stability ability of self-circulating casing treatment by blade tip bleed positions［J］. Journal of propulsion technology，2019，40（12）：2731-2738. （in Cninese）

［16］ 晏松，楚武利. 自循環(huán)機(jī)匣噴嘴喉部高度對(duì)轉(zhuǎn)子性能的影響研究［J］. 工程熱物理學(xué)報(bào)，2020，41（10）：2400-2410.

YAN Song，CHU Wuli. Study on the influence of the throat height of the injector of the self-circulating treatment casing on the rotor performance［J］. Journal of engineering thermophysics，2020，41（10）：2400-2410. （in Chinese）

［17］ 王維. 軸流壓氣機(jī)葉頂噴氣和自循環(huán)機(jī)匣處理的設(shè)計(jì)規(guī)律及流動(dòng)機(jī)理研究［D］. 西安：西北工業(yè)大學(xué)，2016.

（責(zé)任編輯 張文濤）

收稿日期： 2022-09-13； 修回日期： 2022-11-04； 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間： 2024-04-11

網(wǎng)絡(luò)出版地址： https：//link.cnki.net/urlid/32.1814.TH.20240408.1500.016

基金項(xiàng)目： 國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51976139）

第一作者簡(jiǎn)介： 童志庭（1977—），男，福建莆田人，副教授（tongzhiting1215@163.com），主要從事葉輪機(jī)械設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究.

通信作者簡(jiǎn)介： 張超（1983—），男，河南睢縣人，副教授（czhangxj@email.tjut.edu.cn），主要從事葉輪機(jī)械氣動(dòng)設(shè)計(jì)、燃機(jī)葉片冷卻技術(shù)研究.