CN109684767A - 一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，属于叶轮机械技术领域。本发明实现方法如下：根据实际工作条件，建立诱导轮模型以及进出口流道模型并划分网格；建立计算流体力学模型，并对湍流模型进行旋转修正，对空化模型进行热力学修正；设置单相定常流动的边界条件并计算，获得单相结果；以单相结果作为初值计算两相定常流动，再改变进口压力以及出口质量流量，获得不同工况的计算结果；以两相定常结果作为初值计算两相非定常流动，获得非定常计算结果；通过对计算结果分析，获得准确的流场特性分布与诱导轮性能以及流场作用下诱导轮的径向力动态特性，辅助进行诱导轮的设计与优化，节省实验成本和时间。

Description

一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法

技术领域

本发明涉及一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，属于叶轮机械技术领域。

背景技术

在当下,水利机械的工作介质和温度早已不仅仅局限于常温水体。作为液体火箭发动机核心的涡轮泵采用液氢、液氧等低温流体作为流动介质。低温流体空化条件一直是涡轮泵研制的主要限制条件之一。当空化发生后涡轮泵的负荷将急剧减小，并引起剧烈的振动，引起涡轮泵转子系统的破坏，尤其涡轮泵在低温、高压、高转速等复杂环境下运转，为此，常在涡轮泵前安装诱导轮，提高涡轮泵入口的压力，改善涡轮泵性能。然而，由于诱导轮内部的空化的不稳定性，极易引起元件的损伤甚至系统的破坏，尤其是在低温、高压、高转速等复杂环境下运转，涡轮泵与诱导轮的空化及其空化所引起的复杂流体动力一直是火箭推进领域的关键问题。

20世纪80年代以来，随着计算机设备的发展和计算技术的进步，计算流体力学的发展进一步推动了低温介质问题的研究。同时，航天技术的飞速发展要求运载火箭在减小设计成本的同时能够获得更大的推力，使得航天发动机需要有更高的功率密度，即需要涡轮泵以更高的转速为液体燃料(低温流体)增压，为抑制涡轮泵内空穴不稳定现象的发生，需在涡轮泵前安装诱导轮，以提高整机的工作性能与使用寿命。由于低温流体诱导轮空化流动实验的成本高、危险性大、操作难度大，使得实验的可行性低，所以针对低温流体诱导轮空化的数值仿真计算成为分析诱导轮内部空化现象的主要方法。然而在常规数值仿真计算中，工作介质为无热力学效应的常温水，无法准确模拟低温流体因为流场内部温度变化而产生物质属性变化，使得其预测结果与实验相差较大。因此，对于低温流体的诱导轮空化流动问题，有必要发展和完善低温流体考虑热力学效应的数值预测方法。

水力机械在热力学敏感介质中工作，由于流动介质的物理特性随流场温度的变化，基于水动力学不考虑热力学过程的空化理论和方法，已远远不能满足航天涡轮泵空化问题的需求，需要根据流动介质特性和特殊的工作温度研究空化的形成和发展机理，建立空化热流动理论和预测方法。

发明内容

针对现有诱导轮低温流体的计算方法存在考虑不够全面、不能满足航天涡轮泵空化问题，本发明公开的一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法要解决的技术问题是：根据低温流体的热力学属性和极低的工作温度研究空化的形成和发展机理，能够实现对低温流体诱导轮空化流动现象进行高精度的数值预测。本发明不仅能够获得准确的流场特性分布与诱导轮性能评估，更重要的是能够对流场作用下诱导轮的径向力动态特性进行评估，辅助实际进行诱导轮的设计与优化，节省实验成本和时间。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，根据实际工作条件，建立诱导轮模型以及进出口流道模型并划分网格；建立计算流体力学模型，并对湍流模型进行旋转修正，对空化模型进行热力学修正；设置单相定常流动的边界条件并计算，获得单相结果；以单相结果作为初值计算两相定常流动，再改变进口压力以及出口质量流量，获得不同工况的计算结果；以两相定常结果作为初值计算两相非定常流动，获得非定常计算结果。通过对计算结果分析，获得准确的流场特性分布与诱导轮性能以及流场作用下诱导轮的径向力动态特性，辅助进行诱导轮的设计与优化，节省实验成本和时间。

本发明公开的一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，包括如下步骤：

步骤一：建立诱导轮模型并划分网格。

利用三维建模软件建立诱导轮几何模型。将诱导轮导入网格划分软件中，以实现结构化网格划分。

步骤一所述的三维建模软件优选Blade gen，网格划分软件优选ANSYS TurboGrid、ANSYS ICEM。

步骤二：建立进出口流道模型并划分网格。

根据实验装置的具体尺寸，在三维建模软件中建立进口段和出口段的三维模型，并导入网格划分软件中进行网格划分，对靠近诱导轮的流道进行加密，以便捕捉流动细节。

步骤二所述的三维建模软件优选Pro E、Solid Works，网格划分软件优选ANSYSICEM。步骤一与步骤二划分网格共同组成流域。

步骤三：建立计算流体力学模型。

为了能够对步骤一和步骤二中所建立的流域进行流场计算，需要先建立计算流体力学模型。计算流体力学模型包括流场控制方程和结构场控制方程。

流场控制方程包括质量方程(1)和动量方程(2)：

式中，表示函数对相应的变量求偏导数，ρ为流体的密度，t为时间，u_i、u_j代表流体的速度分量，x_i、x_j代表流体的位置分量，p为流场入口处压强，μ_l和μ_t分别为流体的层流和紊流粘性系数。

步骤四：建立考虑旋转修正的湍流模型。

为了更好地预测诱导轮内部的流动现象，采用滤波器湍流模型(FBM湍流模型)：

其中，k为湍动能，ε为湍流耗散，P_t为湍动能生成项，P_kb、P_εb分别为k、ε的浮力作用项，λ为滤波尺寸。式(6)为滤波函数，比较湍流特征尺度与滤波尺寸的大小，湍流特征尺度小于滤波尺寸时，滤波函数为1，反之，滤波函数为λε/k^3/2。为了保证滤波过程的实现，所选取的滤波器尺寸应不小于滤波计算区域的网格大小，即λ＞Δ_grid，所述网格大小取为Δ_grid＝(Δx·Δy·Δz)^1/3，Δx、Δy和Δz分别为网格在三个坐标方向的长度。

为了考虑高速旋转中湍流的影响，湍动能生成项P_t进行修正，

其中，r^*和均与应变率张量和旋转率张量有关。

步骤五：建立考虑热力学修正的空化模型。

为了更好地预测诱导轮内部空化的发展过程，采用完全空化模型(Singhal空化模型)，蒸发项、凝结项分别为式(8)，(9)：

其中：R_B代表空泡直径，p_v为泡内压强，即为液体温度下的饱和蒸汽压，p为液体压强。S为表面张力系数。此外，泡内没有未溶解的气体，即只有液体和蒸汽两相。C_dest和C_prod分别为蒸发和凝结项常数，随蒸发和凝结而异，设计时应考虑它们发生的速率不同。(凝结速率通常比蒸发速率慢得多)。Kubota模型重点考虑空化初生和发展时空泡体积变化的影响，适于预测空化的非定常特性。

上述空化模型是基于等温情况下推导得到的，计算得到的空化区域是由当地汽化压强决定的，忽略温度对空泡的影响。由于液体汽化时吸热，导致空泡附近液体温度降低，使得泡内和泡外形成一温度差ΔT，所述温度差对气泡的产生和发展存在影响。由空化带来的热力学效应使空化区的温度下降，将影响空化的形成和发展，需要在空化模型中考虑这种温度变化对于质量传输过程的影响。在Kubota空化模型的基础上考虑热力学效应，即在Kubota模型的蒸发和凝结项中添加热力学效应项，如下

湍动能对空化产生重要的影响，在上述空化模型的计算中，采用式(12)来计算湍动能k对当地汽化压强的影响，汽化压强如式(13)：

p_turb＝0.39ρ_mk (12)

p_v＝(p_v(T_l)+p_turb/2) (13)

根据实验数据估计流场内部温度变化范围，拟合低温介质物质属性在变化范围内的温度变化，得到热力学物质属性随温度变化的公式p_v(T_l)。

步骤六：进行单相定常流场数值计算。

在计算流体动力学软件中，设置三维流域边界条件，进口处平均静压、三维流域出口处质量流量、诱导轮表面和三维流域边界均为无滑移壁面和光滑壁面边界条件、动静交界面位置设置interface面；同时，不考虑流场特性参数随时间的变化，不考虑空化现象，利用计算流体动力学求解器进行单相定常流场数值计算，得到三维流域的数值计算结果。

步骤七：进行两相定常流场数值计算。

以步骤六中所得到三维流域的数值计算结果作为初始条件进行两相定常流场数值计算，即考虑空化现象的定常诱导轮空化流动数值计算，得到两相定常数值计算结果。

步骤八：获得诱导轮的空化性能与流场特性。

以步骤七中所得到的三维流域的数值计算结果作为初始条件，分别改变进口压力，出口质量流量，得到数值计算结果，获得不同进口压力以及不同出口质量流量条件的空化性能与流场特性。

步骤九：获得诱导轮空化流动的动态变化过程，即实现对低温流体诱导轮空化流动现象进行高精度的数值预测。

以步骤八中所得到三维流域的数值计算结果作为初始条件进行瞬态非定常诱导轮空化流动数值计算，并获得计算结果。对计算结果进行后处理，获得流场结构与空化形态随时间的动态变化过程，即实现对低温流体诱导轮空化流动现象进行高精度的数值预测。

还包括步骤十：利用步骤一至步骤九所述的预测方法预测低温流体诱导轮空化流动现象，应用于相应工程问题，不仅能够获得准确的流场特性分布与诱导轮性能评估，更重要的是能够对流场作用下诱导轮的径向力动态特性进行评估，辅助进行诱导轮的设计与优化，节省实验成本和时间。

有益效果：

1、本发明的一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，通过对空化模型的热力学修正，进而实现充分考虑低温流体物质属性受温度的影响，能够提高针对低温流体空化流动现象预测结果的可信度。

2、本发明的一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，通过对湍流模型的旋转修正以及对空化模型的热力学修正，能够实现对低温流体诱导轮空化流动现象进行高精度的数值预测。

3、本发明的一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，通过对湍流模型的旋转修正以及对空化模型的热力学修正，获得准确的流场特性分布与诱导轮性能评估，更重要的是能够对流场作用下诱导轮的径向力动态特性进行评估，辅助实际进行诱导轮的设计与优化，节省实验成本和时间。

附图说明

图1是本发明基于低温介质的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法流程图；

图2是本发明涡轮泵诱导轮空化流动计算所用诱导轮模型的三维模型图；

图3是本发明涡轮泵诱导轮空化流动计算三维流域示意图；

图4是本发明三维流域进口段、出口段网格划分示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

实施例

低温流体在流场内部运动时会产生温度变化，其热力学属性会随温度变化，从而对流场特性及空化分布产生影响。应用到航天领域液体火箭涡轮泵诱导轮中，可准确预测诱导轮扬程曲线、内部流场特性以及径向力动态特性。为了获得一种能有效提升精确度的低温介质数值计算方法，用以模拟低温介质诱导轮空化流动，本实施例采用一种基于低温介质的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，对不同工况下的低温流体诱导轮空化流动进行数值预测，精准模拟诱导轮空化流动。其中，通过改变进口压力以及出口质量流量获得不同工况的预测结果。

如图1所示，本实施例公开的一种基于低温介质的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，具体实现步骤如下：

步骤一：建立诱导轮模型及划分网格。

针对给定的诱导轮模型，在三维建模软件ANSYS Bladegen中，根据诱导轮基本几何参数建立诱导轮三维模型。将三维模型导入ANSYS Turbogrid中设置间隙大小，调整安放角，编辑网格数据，划分结构化网格。

步骤二：建立进出口流道模型，并划分网格。

对给定的诱导轮，按照实验布置建立进出口段三维模型。进出口段沿诱导轮径向方向布置，均为圆柱形流道，靠近诱导轮前缘一端为进口段，靠近诱导轮尾端为出口段。进口段长度为8倍诱导轮直径，出口段为5.5倍诱导轮直径。在ANSYS ICEM中建立进口段和出口段的三维模型，并进行结构化网格划分，对靠近诱导轮的流道进行加密，以便捕捉流动细节。转换为非结构化网格并输出。进出口流域网格如图3所示。将建立的网格文件保存输出至*.cfx5。

步骤三：建立计算流体力学模型。

为了能够对步骤一和步骤二中所建立的流域进行流场计算，需要先建立计算流体力学模型。计算流体力学模型包括流场控制方程和结构场控制方程。

流场控制方程包括质量方程(1)和动量方程(2)：

式中，表示函数对相应的变量求偏导数，ρ为流体的密度，t为时间，u_i、u_j代表流体的速度分量，x_i、x_j代表流体的位置分量，p为流场入口处压强，μ_l和μ_t分别为流体的层流和紊流粘性系数。

为了更好地预测诱导轮内部的流动现象，采用滤波器湍流模型(FBM湍流模型)：

其中，k为湍动能，ε为湍流耗散，P_t为湍动能生成项，P_kb、P_εb分别为k、ε的浮力作用项，λ为滤波尺寸。式(10)为滤波函数，比较湍流特征尺度与滤波尺寸的大小，湍流特征尺度小于滤波尺寸时，滤波函数为1，反之，滤波函数为λε/k^3/2。为了保证滤波过程的实现，所选取的滤波器尺寸应不小于滤波计算区域的网格大小，即λ＞Δ_grid，所述网格大小取为Δ_grid＝(Δx·Δy·Δz)^1/3，Δx、Δy和Δz分别为网格在三个坐标方向的长度。模型常数取值为σ_k＝1、σ_ε＝1.3、σ_ε1＝1.44、σ_ε2＝1.92、C_μ＝0.09。为了考虑高速旋转中湍流的影响，湍动能生成项P_t进行修正，

其中，常数C_r1、C_r2、C_r3分别取值1.0、2.0和1.0，r^*和均与应变率张量和旋转率张量有关。

步骤五：建立考虑热力学修正的空化模型。

为了更好地预测诱导轮内部空化的发展过程，采用完全空化模型(Singhal空化模型)，蒸发项、凝结项分别为式(8)，(9)：

这里，R_B代表空泡直径，p_v为泡内压强(假定为液体温度下的饱和蒸汽压)，p为液体压强。此外，假设泡内没有未溶解的气体，即只有液体和蒸汽两相。C_dest和C_prod分别为蒸发和凝结项常数，随蒸发和凝结而异，设计时应考虑它们发生的速率不同，凝结速率通常比蒸发速率慢得多，分别选取蒸发系数0.035，凝结系数428。Kubota模型重点考虑空化初生和发展时空泡体积变化的影响，适于预测空化的非定常特性。

上述空化模型均是基于等温情况下推导得到的，计算得到的空化区域是由当地汽化压强决定的，忽略了温度对空泡的影响。由于液体汽化时吸热，导致空泡附近液体温度降低，使得泡内和泡外形成一温度差ΔT，这一温度差对气泡的产生和发展存在影响。由空化带来的热力学效应可以使空化区的温度下降，这将影响空化的形成和发展，需要在空化模型中考虑这种温度变化对于质量传输过程的影响。在Kubota空化模型的基础上考虑热力学效应，即在Kubota模型的蒸发和凝结项中添加了热力学效应项，如下，其中a为热扩散系数，L_ev为汽化潜热，α_v为气体质量分数，α_f为不溶性气体质量分数，

湍动能对空化产生重要的影响，在上述空化模型的计算中，采用式(12)来计算湍动能k对当地汽化压强的影响，汽化压强如式(13)：

p_turb＝0.39ρ_mk (12)

p_v＝(p_v(T_l)+p_turb/2) (13)

根据实验数据估计流场内部温度变化范围，拟合低温介质物质属性在变化范围内的温度变化，得到热力学物质属性随温度变化的公式p_v(T_l)。

步骤六：基于ANSYS CFX进行定常流场数值计算，获得诱导轮的空化性能以及流场特性。

在计算流体动力学CFD软件ANSYS CFX中使用Pre进行预处理，对计算参数进行初始化：流域入口给定压力，三维流域出口给定质量流量，诱导轮表面以及各处管壁均给定无滑移、光滑壁面边界条件，动静交界面设置interface面。基于上述边界条件和初始条件，不考虑空化，生成*.def文件，导入软件ANSYS CFX中的求解器CFX Solver进行单相定常流场数值计算，得到三维流域定常流场计算结果，包括三维流域内的速度、压力和温度分布，结果以*.res文件保存。改变进口压力以及出口质量流量，考虑空化，并以不考虑空化的*.res文件为初始条件，利用软件ANSYS CFX中的求解器CFX Solver进行两相定常流场数值计算，得到三维流域定常流场计算结果，包括三维流域内的速度、压力、温度以及空化分布。

步骤七：基于ANSYS CFX进行非定常空化流动数值计算，获得低温介质诱导轮空化分布以及径向力的动态变化过程。

在软件ANSYS CFX使用Pre进行预处理，以步骤六的定常流场数值计算结果作为初始条件进行瞬态非定常流场的数值计算，采用High Resolution和二阶向后差分格式，设定计算时间步长为Δt＝5×10-5s，总时间t＝0.1s，生成*.def文件。将*.def文件导入软件ANSYS CFX中的求解器CFX Solver进行两相非定常流场数值计算，得到结果文件，以*.res格式保存。

步骤八：基于ANSYS CFX-Post对计算结果进行后处理，获得该空化数及流量系数下的扬程系数、流场特性以及径向力动态特性。

分别改变空化数与流量系数的取值，重复步骤一到步骤七，获得不同空化数以及流量系数下的扬程系数、流场特性以及径向力动态特性。比较不同空化数与流量系数下的扬程系数，分别获得诱导轮的空化特性曲线以及流量特性曲线，得到其变化规律，并通过与实验数据对比进行验证；比较不同空化数与流量系数下的流场特性以及径向力动态特性，获得诱导轮的径向力动态特性，并与扬程系数与流场特性对比，总结得到其影响因素。

该实施例应用一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，对不同设计参数下的低温流体涡轮泵诱导轮空化流动现象进行了预测，通过与实验数据的对比验证了其准确性，并通过大量的数值仿真计算获得低温流体涡轮泵诱导轮的特性，包括空化特性曲线，流量特性曲线以及径向力动态特性，并通过对诱导轮径向力的精准预测，能够抑制空化不稳定现象的发生，提高涡轮泵及诱导轮的使用寿命。由此表明，本发明具有实际的应用价值。

最后需要说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换。凡在本发明的精神和原则之内所作修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：建立诱导轮模型并划分网格；

步骤二：建立进出口流道模型并划分网格；

步骤三：建立计算流体力学模型；

步骤四：建立考虑旋转修正的湍流模型；

步骤五：建立考虑热力学修正的空化模型；

步骤六：进行单相定常流场数值计算；

步骤七：进行两相定常流场数值计算；

步骤八：获得诱导轮的空化性能与流场特性；

步骤九：获得诱导轮空化流动的动态变化过程，即实现对低温流体诱导轮空化流动现象进行高精度的数值预测。

2.如权利要求1所述的一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，其特征在于：还包括步骤十：利用步骤一至步骤九所述的预测方法预测低温流体诱导轮空化流动现象，应用于相应工程问题，不仅能够获得准确的流场特性分布与诱导轮性能评估，更重要的是能够对流场作用下诱导轮的径向力动态特性进行评估，辅助进行诱导轮的设计与优化，节省实验成本和时间。

3.如权利要求1或2所述的一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，其特征在于：

步骤一具体实现方法为，

利用三维建模软件建立诱导轮几何模型；将诱导轮导入网格划分软件中，以实现网格划分；

步骤二具体实现方法为，

根据实验装置的具体尺寸，在三维建模软件中建立进口段和出口段的三维模型，并导入网格划分软件中进行结构化网格划分，对靠近诱导轮的流道进行加密，以便捕捉流动细节。

4.如权利要求3所述的一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，其特征在于：步骤三具体实现方法为，

为了能够对步骤一和步骤二中所建立的流域进行流场计算，需要先建立计算流体力学模型；计算流体力学模型包括流场控制方程和结构场控制方程；

流场控制方程包括质量方程(1)和动量方程(2)：

式中，表示函数对相应的变量求偏导数，ρ为流体的密度，t为时间，u_i、u_j代表流体的速度分量，x_i、x_j代表流体的位置分量，p为流场入口处压强，μ_l和μ_t分别为流体的层流和紊流粘性系数。

5.如权利要求4所述的一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，其特征在于：步骤四具体实现方法为，

为了更好地预测诱导轮内部的流动现象，采用滤波器湍流模型：

其中，k为湍动能，ε为湍流耗散，P_t为湍动能生成项，P_kb、P_εb分别为k、ε的浮力作用项，λ为滤波尺寸；式(6)为滤波函数，比较湍流特征尺度与滤波尺寸的大小，湍流特征尺度小于滤波尺寸时，滤波函数为1，反之，滤波函数为λε/k^3/2；为了保证滤波过程的实现，所选取的滤波器尺寸应不小于滤波计算区域的网格大小，即λ＞Δ_grid，所述网格大小取为Δ_grid＝(Δx·Δy·Δz)^1/3，Δx、Δy和Δz分别为网格在三个坐标方向的长度；

为了考虑高速旋转中湍流的影响，湍动能生成项P_t进行修正，

其中，r^*和均与应变率张量和旋转率张量有关。

6.如权利要求5所述的一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，其特征在于：步骤五具体实现方法为，

为了更好地预测诱导轮内部空化的发展过程，采用完全空化模型，蒸发项、凝结项分别为式(8)，(9)：

其中：R_B代表空泡直径，p_v为泡内压强，即为液体温度下的饱和蒸汽压，p为液体压强；S为表面张力系数；此外，泡内没有未溶解的气体，即只有液体和蒸汽两相；C_dest和C_prod分别为蒸发和凝结项常数，随蒸发和凝结而异，设计时应考虑它们发生的速率不同；Kubota模型重点考虑空化初生和发展时空泡体积变化的影响，适于预测空化的非定常特性；

上述空化模型是基于等温情况下推导得到的，计算得到的空化区域是由当地汽化压强决定的，忽略温度对空泡的影响；由于液体汽化时吸热，导致空泡附近液体温度降低，使得泡内和泡外形成一温度差ΔT，所述温度差对气泡的产生和发展存在影响；由空化带来的热力学效应使空化区的温度下降，将影响空化的形成和发展，需要在空化模型中考虑这种温度变化对于质量传输过程的影响；在Kubota空化模型的基础上考虑热力学效应，即在Kubota模型的蒸发和凝结项中添加热力学效应项，如下

湍动能对空化产生重要的影响，在上述空化模型的计算中，采用式(12)来计算湍动能k对当地汽化压强的影响，汽化压强如式(13)：

p_turb＝0.39ρ_mk (12)

p_v＝(p_v(T_l)+p_turb/2) (13)

根据实验数据估计流场内部温度变化范围，拟合低温介质物质属性在变化范围内的温度变化，得到热力学物质属性随温度变化的公式p_v(T_l)。

7.如权利要求6所述的一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，其特征在于：步骤六具体实现方法为，

在计算流体动力学软件中，设置三维流域边界条件，进口处平均静压、出口处质量流量、诱导轮表面和三维流域边界均为无滑移壁面和光滑壁面边界条件、动静交界面位置设置interface面；同时，不考虑流场特性参数随时间的变化，不考虑空化现象，利用计算流体动力学求解器进行单相定常流场数值计算，得到三维流域的数值计算结果。

8.如权利要求7所述的一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，其特征在于：步骤七具体实现方法为，

以步骤六中所得到三维流域的数值计算结果作为初始条件进行两相定常流场数值计算，即考虑空化现象的定常诱导轮空化流动数值计算，得到两相定常数值计算结果。

9.如权利要求8所述的一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，其特征在于：

步骤八具体实现方法为，

以步骤七中所得到的三维流域的数值计算结果作为初始条件，分别改变进口压力，出口质量流量，得到数值计算结果，获得不同进口压力以及不同出口质量流量条件的空化性能与流场特性；

步骤九具体实现方法为，

以步骤八中所得到三维流域的数值计算结果作为初始条件进行瞬态非定常诱导轮空化流动数值计算，并获得计算结果；对计算结果进行后处理，获得流场结构与空化形态随时间的动态变化过程，即实现对低温流体诱导轮空化流动现象进行高精度的数值预测。

10.如权利要求9所述的一种基于低温流体的涡轮泵诱导轮空化流动数值预测方法，其特征在于：

步骤一所述的三维建模软件选Blade gen，网格划分软件选ANSYS Turbo Grid、ANSYSICEM；

步骤二所述的三维建模软件选Pro E、Solid Works，网格划分软件选ANSYS ICEM；步骤一与步骤二划分网格共同组成流域。