在模型水泵水轮机空化两相流动模拟研究中,通常不考虑水流压缩性对压力脉动的影响,但在原型水泵水轮机过渡过程计算中,该影响显著。因此,提出了一种可压缩的空化两相流动模拟方法来同时考虑液态水和气液两相中间混合物介质的压缩性。在该模拟方法中,结合液态水的弱可压缩模型和气液两相中间介质的状态方程得到了依据流场压力分布对流体密度进行修正的计算模型。采用该密度修正模型对一个原型水泵水轮机的甩负荷过程进行了模拟,研究首次在机组甩负荷过程转轮高压进口回流涡中捕捉到了空化现象。此外,研究发现,空化和转轮进口回流涡的耦合作用诱发空载工况附近出现了低于5倍额定转频的高幅值压力脉动。

为了对水力机械内部的回流涡空化流动进行深入研究,应用CFD软件对一台螺旋离心泵进行了数值模拟计算,发现在一定工况下,螺旋离心泵叶轮进口处发生了回流涡空化,回流涡空化所形成的回流涡空化云会随叶轮的转动而转动,且回流涡空化云在转动时,回流涡空化云的体积会发生变化。