多级泵 PumpLinx 仿真报告

多级泵PumpLinx仿真报告

中国船舶重工集团公司第704研究所

上海海基盛元信息科技有限公司

目录

1 简介 (1)

1.1多级泵的简介 (1)

1.2 CFD技术简介 (1)

1.3 泵的CFD模拟 (2)

2 多级泵的PumpLinx仿真步骤 (2)

2.1 多级泵的稳态计算 (2)

2.1.1 几何模型的导入 (2)

2.1.2 网格划分 (9)

2.1.3 交互面的创建 (11)

2.1.4 模型选择与设置 (12)

2.1.5 边界条件设置 (14)

2.1.6 流体工质的定义 (15)

2.1.7 计算 (15)

2.1.8 结果后处理 (17)

3 总结 (23)

4 附录 (23)

4.1 CFD技术 (23)

4.2 泵的CFD模拟 (24)

4.3 通用CFD软件 (24)

4.4通用CFD软件的主要优点 (24)

4.5 通用CFD软件的缺点 (25)

4.6 PumpLinx简介 (25)

4.7 PumpLinx的技术优势 (25)

4.8 PumpLinx独特的专有网格技术 (27)

4.9 选择PumpLinx的理由 (28)

4.9.1 通用CFD软件FLUENT和泵CFD模拟专用CFD软件的比较

(28)

4.9.2 选择PumpLinx的理由 (30)

1 简介

1.1多级泵的简介

多级泵是由三级同轴离心泵组成，叶片数分别为10、7、9片，转速都为985转/分，如图1所示。离心泵就是根据离心力原理设计的，高速旋转的叶轮叶片带动水转动将水甩出，从而达到输送的目的。离心泵是最常见的动力式泵。动力式泵靠快速旋转的叶轮对液体的作用力，将机械能传递给液体，使其动能和压力能增加，然后再通过泵缸，将大部分动能转换为压力能而实现输送。动力式泵又称叶轮式泵或叶片式泵。

1.2 CFD技术简介

计算流体动力学（CFD）是在计算机上求解描述流体运动、传热和传质的偏微分方程组，并且对上述现象进行过程模拟。CFD技术可用来进行流体动力学的基础研究，复杂流动结构的工程设计，了解在燃烧过程中的化学反应，分析实验

结果等。

CFD技术求解问题的过程是按下列步骤进行的：

1.前处理

（1）几何模型的创建：在CAD软件中创建几何模型。

（2）网格划分：将几何模型导入到网格划分软件进行网格划分。

2.求解

（1）边界条件设置：根据已知条件对边界条件进行设置。

（2）工质设置：输入工质参数。

（3）计算

3.后处理：显示所关心的结果，包括压力、速度、温度数值，为了方便直

观，也可以以三维云图的形式显示。

1.3 泵的CFD模拟

泵的CFD模拟就是利用现代CFD技术模拟泵的流量、扬程、轴功率、效率等参数，这样在泵的设计阶段就可以了解泵的性能，避免设计失误，减少试验成本，缩短设计周期。

Pumplinx是专业的泵的仿真软件。在Pumplinx操作过程中，所有的CFD步骤只需要在一个界面下完成，包括几何模型的处理、网格划分、求解、后处理。Pumplinx内置了很多泵阀的模板，所以不管是网格划分还是计算都是非常简洁高效的。总之，用Pumplinx软件来模拟多级泵能够大大缩短时间，而且操作简单，计算速度快，结果准确。

2 多级泵的PumpLinx仿真步骤

2.1 多级泵的稳态计算

2.1.1 几何模型的导入

1.双击PumpLinx软件，点击Mesh选项卡下的Import/Export Geometry or Grid，

点击“Import Surface From STL Triangulation File”，将多级泵的几何模型（.stl格式）

图2.1 PumpLinx中多级泵模型图

2.单位换算。PumpLinx软件默认的是所读入的几何模型的单位都为国际单位。点击Gemetric Entities选项卡下CAD Surfaces下的几何模型，点击Mesh选项卡下“”，因为创建几何模型时所用单位为mm，所以选

边界条件，所以要对整个面进行切割。先按照非连续曲面切割，选择所要切割的

曲面，点击”Split/Combine Geometry or Grid”，选择“”，然后点击“Split Disconnected”，曲面会被切割成几部分如图2.3所示。

图2.3 模型切割后示意图

4.对进口段inlet_1进行切割。按照30°角度进行切割。Pumplinx会将大于

默认角度的两个面分开，然后对面进行合并归类命名，如图2.4所示。

图2.6 diffuser_1面命名示意图

7.同理，对出口段1（outlet_1）进行切割归类命名，如图2.7所示。

图2.8 进口段2面的命名示意图

图2.11 转子3面命名示意图

2.1.2 网格划分

对多级泵的每一部分都采用通用网格生成模板进行网格生成，选择能够包罗一个封闭几何体的所有的面，然后点击”mesh”选项卡下的”general mesher”，设置网格精度，通常改变最大网格尺度和面网格尺度即可满足网格精度要求，而且最大网格尺度和面网格尺度的比值在4:1~2:1之间较好。如果用户还需特殊要求，可以改变其他控制值。

图2.14.1 多级泵整体网格

图2.14.2 转子1的网格图2.14.3 网格局部放大图

图2.14.4 网格局部放大图

2.1.3 交互面的创建

Pumplinx使用一种全新的网格界面自动连接方法。这种方法不仅使用方便，速度快，而且几何计算上非常准确，非常稳定。在界面两边网格关系建立好之后，CFD计算时所有的处理和单块网格里网格内部界面完全一样，保证了CFD求解算法的全隐式特性，守恒性，计算速度和计算精度。

此模型中共有8个交互面，我们依次来进行交接。选择Boundary选项下

inlet_1_rotor_1_mgi和rotor_1_inlet_1_mgi，然后点击“”connect selected boundaries via MGI按钮。同样的操作，创建余下的7个交互面，如图2.15所示。