1.3.2 空化状态下诱导轮内气泡的演化规律

诱导轮内的空化结构通常表现为多种不稳定空化形式，其中流量（进口冲角）和进口压力（空化数）决定诱导轮附着空化的形式^[93]；而叶顶间隙则决定泄漏涡空化的形式^[94]。在实际运行过程中，附着空化和泄漏涡空化的共同作用影响着诱导轮及泵机组的运行稳定性。从目前研究来看，使空化发生在诱导轮内，而不发生在离心叶轮内，是保证泵机组稳定运行的最有效方法。主要包括两个方面：一是针对诱导轮自身的空化性能，研究空化状态下诱导轮内气泡的演化过程，确定诱导轮的稳定运行范围；二是分析诱导轮内空化对离心叶轮的影响，主要是指空化发展到一定程度时，诱导轮流道内空化区尾部会出现一定程度的流动振荡，应明确这种流动振荡是否影响离心叶轮的能量转换以及影响的程度。

Tsujimoto等^[95]系统分析了涡轮泵诱导轮内的不稳定空化类型，提出空化区长度达到叶轮流道宽度的65%时诱导轮出现不稳定空化，相邻叶片的冲角也随之改变。陈晖等^[96]利用基于Rayleigh-Plesset方程的空化模型计算了诱导轮二维叶栅中的非定常空化流动，获得了诱导轮的旋转空化现象，并分析了其产生机理。Okita等^[97]模拟了叶顶间隙的间距对诱导轮空化性能和水力性能的影响，发现诱导轮叶顶间隙处由叶片工作面向叶片背面的泄漏流能够形成叶顶泄漏涡空化，涡空化的存在加剧了流道内空化的发展。李忠等^[98]利用高速相机对轴流泵在设计流量工况下叶顶间隙内的空化流动进行拍摄，捕捉到空化发生位置和空泡团形态的演变过程。郭晓梅等^[99]采用数值方法研究了变螺距诱导轮对离心泵空化性能的影响，得到了诱导轮与离心泵叶轮容易发生空化的关键位置。他们还采用数值方法计算了两种结构参数的双叶片诱导轮内部的湍流流动，结果显示诱导轮最容易发生空化破坏的位置在进口前缘处，增加诱导轮的轴向长度及导程有利于提高诱导轮的空化性能^[100]。崔宝玲^[101]对所设计的单个及串联诱导轮的流动情况进行了外特性实验，发现单个诱导轮的离心泵性能与无诱导轮离心泵相比性能稍微下降，具有串联诱导轮离心泵的扬程和效率与无诱导轮离心泵相比稍有增加。

综上所述，虽然空化两相流动会对泵和诱导轮的性能产生较大的影响，但诱导轮内的空化流动结构以及几何参数和工况参数对诱导轮内部空化和性能的影响研究得不够充分。要对复杂来流条件下诱导轮内的空化状态进行准确计算，就必须掌握纯液相空化状态下诱导轮内气泡的演化过程，深入分析空化发展与断裂特性及其流动机理。