近日，我校能源与动力工程学院史广泰副教授团队硕士研究生舒泽奎在流体物理学领域权威期刊Physics of Fluids上连续发表2篇学术论文，中科院大类分区2区，论文题为“Three-dimensional spatial-temporal evolution and dynamics of the tip leakage vortex in an oil–gas multiphase pump”和“Enstrophy dissipation of the tip leakage vortex in a multiphase pump”。
能源不仅是人类生存的重要资源，也是现代工业发展的基础。随着科学技术的不断发展，海洋被勘探出了丰富的石油和天然气资源。因此，海底油气资源的开发与运输已成为科学研究的热点。多相混输泵是多相输送系统的核心设备，在海底油气资源的输送中发挥着重要作用。由于混输泵叶顶与叶轮泵体壁面之间预留的特定间隙(叶顶间隙)，使得叶顶泄漏流与主流相互作用，形成复杂的叶顶泄漏涡，叶顶泄漏涡的存在增大了水力损失，导致混输泵增压性能大幅降低。然而，到目前为止对于叶顶泄漏涡时空演变和动力学特性的研究很少有文献报道，其内部的能量耗散机理也未被揭示。
基于以上现状，本团队分析了混输泵叶顶泄漏涡的位置、结构和能量耗散率的变化规律，总结了涡量与旋涡拟能耗散率之间的关系，揭示了叶顶泄漏涡在产生、发展和耗散过程中的能量耗散规律。同时，基于相对涡量输运方程对叶顶泄漏涡演变规律进行了定量研究。
结果表明：混输泵叶顶泄漏涡结构包括前缘涡、叶顶分离涡、主泄漏涡、次泄漏涡和尾缘涡；在一个叶轮旋转周期内，叶顶泄漏涡的三维时空演化可分为分裂、收缩和合并三个阶段。相对涡旋拉伸项、科里奥利力和粘性扩散共同控制了叶顶泄漏涡的时空演化过程，是叶顶泄漏涡的涡量和轨迹变化的动力来源。气相的增加会恶化叶顶泄漏涡的流态，当含气率为10%时，体积旋涡拟能耗散功率增大45.33%，壁面旋涡拟能耗散功率减小23.90%，总旋涡拟能耗散功率增大17.21%。综上，通过研究深入揭示了叶顶泄漏涡对混输泵性能的内在影响。
该论文代表性结果如下：
FIG. 1. Trajectory and 3D streamline of the TLV in the water condition. (a) TLV trajectory; (b) TLV 3D streamline.
(a) (b) (c) (d)
FIG. 2. Distribution of the enstrophy dissipation rate on walls. (a) Hub; (b) Pressure surface; (c) Suction surface. (d) Shroud.
FIG. 3. 2D evolution of the TLV in the water condition
FIG. 4. Three-dimensional spatial–temporal evolution of the TLV under the water condition.
FIG. 5. 3D spatial-temporal evolution of the TLV in the water condition.
FIG.6. Variation curves for the enstrophy dissipation powers in the water condition.
FIG. 7. Variation curves for the enstrophy dissipation powers with the IGVF of 10%.
论文的第一作者是能源与动力工程学院2020级的硕士研究生舒泽奎同学，该成果是在导师史广泰副教授的指导下完成的。
学生简介
舒泽奎，男，能源与动力工程学院2020级能源动力专业硕士研究生，从事多相流流动理论及机理研究工作。先后在国内外期刊上发表论文3篇，其中第一作者SCI检索2篇（中科院二区Top，影响因子：3.521）、CSCD期刊1篇。作为项目负责人主持西华大学研究生创新基金1项。
导师简介
史广泰，男，博士（后），副院长，副教授，硕士生导师，教育部学位与研究生教育发展中心学位论文评审专家，四川省石油学会理事会理事，四川省石油学会工程专业委员会委员。主研国家重点研发计划、主持中央引导地方科技发展资金面上项目、中国博士后科学基金特别资助、中国博士后科学基金面上资助等省部级以上纵向项目以及各类企事业单位委托横向项目共20余项；在行业TOP期刊《Renewable Energy》、《Physics of Fluids》以及其他各类学术期刊上以第一作者或通讯作者共发表学术论文80余篇，其中SCI检索28篇，EI检索8篇，CSCD检索15篇；申请发明专利20余项，授权11项；主持教改项目1项，主持教材建设项目1项，发表教改论文4篇，获四川省教育教学成果奖二等奖1项，校级教育教学成果奖特等奖1项、一等奖1项、二等奖1项，其它各类荣誉获奖等5项；编写教材2部，出版学术专著3部，参编国家级规划教材1部。
