电动调节百叶门的压力脉动变化机理分析
为进一步分析瞬态流场下的流动特性以探索因轴向距离增加引起的压力脉动变化机理，本文选取涡旋识别的Omega准则[31]对叶轮中间截面进行涡动特性分析，其识别参数R的定义为
式中||Ω||F和||D||F为旋转率张量和应变率张量的F-范数，ε为一正小量以保证分母不为0。可以看出R的取值范围为[0，1]，当R=0时，电动调节百叶门示流场无旋转运动，当R=1时，电动调节百叶门示流场为纯旋转运动。本文规定R≥0.5时，流体流动处于“强涡动”状态，此时流动微团的涡量占据主导作用，可以认为此时存在旋涡结构；当R＜0.5时，处于变形量占优状态，认为流体微团的流动处于“弱涡动”状态。
由于轴向距离增至1.0S后，脉动幅值和频率变化较小，因此，仅针对l=0.1S，l=1.0.5S，l=1.0S的轴向距离，以额定工况下的叶轮中间截面流场为例进行瞬态流动的分析。这里选取一个旋转周期（1/190电动调节百叶门的s）的平均4个时刻，起点记为0电动调节百叶门的s，电动调节百叶门11为不同时刻下叶轮中间截面的Omega分布电动调节百叶门。可以看出，在不同时刻，3种轴向间距下的叶轮中间截面的Omega分布均出现“交替涡动”现象，即在“强涡动”条件下（1/760和3/760电动调节百叶门的s时刻），靠近轮毂的区域出现了大片环形强旋转区域，而在“弱涡动”条件下（0和1/380电动调节百叶门的s时刻），靠近轮毂的区域未出现如前述的环形强旋转区域。但不同时刻下，随轴向距离增加，叶道内均会出现弥散的强旋转区域。
整体来看，轴向距离增大后，在靠近轮毂侧，强涡动时刻的涡旋有所减弱，弱涡动时刻的涡旋有所增强；而叶道内弥散的强涡旋在任一时刻均有所增多，这与电动调节百叶门内相应位置监测点压力脉动变化情况相似，即靠近诱导轮的监测点压力脉动幅值随轴向距离增加而降低，叶轮内监测点随轴向距离增加而升高。推测Omega分布与电动调节百叶门压力脉动有一定的联系，初步分析是轴向距离增大后，叶轮受诱导轮影响产生的旋转效应减小，但压力脉动幅值升高。
本文采用数值方法，分别对轴向距离为l=0.1S，0.5S、1.0S、1.5S和2.0S（S为诱导轮轴向长度与叶栅稠密度的比值）的前置诱导轮电动调节百叶门进行能量特性和流场特性的分析。得到以下主要结论：
1）随轴向距离增加，电动调节百叶门在额定工况下的扬程和效率均有所增加，其中，轴向距离为1.0S时，扬程增加到罪大值13.30电动调节百叶门的m，效率增加到罪大值为49.50%，轴向距离继续增大后，扬程和效率会有所降低。与轴向距离为0.1S相比，l=1.0S时，扬程增加了0.61电动调节百叶门的m，效率增加了5.8%。
2）轴向距离增加至电动调节百叶门的1.0S时，临界汽蚀余量下降约0.4电动调节百叶门的m，空泡分布明显减少，但增至l=1.5S后，临界汽蚀余量不会继续降低，电动调节百叶门汽蚀性能未能继续改善。
3）随轴向距离增加，诱导轮和隔舌处监测点压力脉动幅值逐渐降低，叶轮内监测点脉动幅值逐渐增大，且叶轮进口处脉动幅值变化罪大，在电动调节百叶门的l=2.0S时，增幅达到45.4%，但电动调节百叶门内压力脉动幅值罪大的叶轮出口处的增幅较小，仅增加1.97%。
综上分析，轴向距离为0.1S时，会影响诱导轮的抗汽蚀效果。在额定工况下，当轴向距离增大到1.0S时，扬程和效率均显著提升，且汽蚀余量降低；继续增大后，整体性能改善不大。但是随轴向距离增加，叶轮前间隙及内部监测点的压力脉动幅值会增大，因此，综合考虑诱导轮与叶轮轴向距离对电动调节百叶门外特性，汽蚀特性和压力脉动的影响，建议选取轴向距离l=1.0S，此时能使诱导轮与叶轮的流动匹配达到罪佳，有利于电动调节百叶门稳定运行。