离心泵内流场的数值模拟
基于CFX的离心泵内部流场三维数值模拟
文章编号：1006-8139（2013）02-001-04基于 CFX 的离心泵内部流场三维数值模拟彦 1，2 吴建华 1麻 （1.太原理工大学水利科学与工程学院 山西太原 030024；2.山西水利职业技术学院 山西太原 030027）摘 要：基于三维不可压缩流体的 Ｎ-Ｓ 方程和标准 k -ε 湍流模型，采用隐式修正 SIMPLE 算法，利用 CFX 软 件，对离心泵装置进行全流场三维数值模拟，共计算额定转速下 30～80 m 3/h 流量范围内 8 个工况点。
对比分析小流量 工况、设计工况和大流量工况下泵装置流态和压力分布，并分析叶片表面静压，揭示内部流动规律，所得结果对预测水力 性能，提高水泵效率及进一步结构优化具有重要的参考价值。
关键词：离心泵；叶片；内流场；数值模拟；CFX中图分类号：TV131 文献标识码：AThree-Dimensional Numerical Simulation of Internal Flow Field in Centrifugal Pump Based on CFXMA Yan ，WU Ji an-huaAbstract: Base d on thr ee -dimension N -S equations and the standard k -ε Turbulence model, adopting SIMPLE algor i thm, thi s paper simulates the whole flow domain in Pum p System by using CFX. The flow regime and the distribution of pressure in the pump are i nvestigated contrastively under these conditions: the small flow r ate condition, the design condition and the flow big rate condition based on the calculat i on of different operating conditions with the flow rates ran ge 30～80 m 3/h at the rated rotating speed, and analyz i ng blade pressure to find out the law of the inner flow of the centr i fugal pump. The result provides theoretical foundat i on for forecasting hydraulic performance and optim i zing centr i fugal pump structur e.key words: centr i fugal pump ；blade ；i nternal flow fi eld ；numer i cal simulation ；CFX离心泵因其流量小、扬程高、安装检修方便等特点在工、农业生产中有着广泛应用。
基于Fluent 14.5离心泵内部流场数值模拟教程
基于Fluent 14.5离心泵内部流场数值模拟教程内容摘要：一、描述随着科学技术的进步，许多领域对水泵要求越来越高。
传统的设计方法已无法满足快节奏、高要求的现代社会。
随着计算流体力学（CFD）技术的发展，为水泵设计也带来了更好的研究方法。
应用CFD技术，通过计算机对水泵内部流场进行虚拟试验，可以快速获得外特性曲线，...一、描述随着科学技术的进步，许多领域对水泵要求越来越高。
传统的设计方法已无法满足快节奏、高要求的现代社会。
随着计算流体力学（CFD）技术的发展，为水泵设计也带来了更好的研究方法。
应用CFD技术，通过计算机对水泵内部流场进行虚拟试验，可以快速获得外特性曲线，并且能够更好的在设计阶段预测泵内部流动所产生的漩涡、二次流、边界分离、喘振、汽蚀等不良现象，通过改进以提高产品可靠性。
本教程采用IS80-65-125型水泵的水力模型，通过具体步骤希望广大同行能快速掌握运用Fluent对水泵进行CFD模拟的步骤方法。
二、建模采用Creo 2.0 M020（Peo/Engineer）进行建模。
本次教程不考虑叶轮前后盖板与泵腔间的液体（事实证明对实际结果有一定影响，为了教程方便因此不予考虑，大家可以在实际工作中加入对前后腔体液体），建模只考虑进口管部分、叶轮旋转区域部分、蜗壳部分。
对于出口管，可以根据模型的特征进行判别，本次模拟是由于出口管路对实际模拟结果影响很小，不存在尺寸急变等特征，因此去掉了出口管段，以减少网格数量。
建模如图所示：图1 建立流道模型三、网格划分建模完成后，导出*.x_t（或其他格式）格式，导入网格划分软件中进行网格划分。
网格划分软件有很多，各有各的优势，主要采用自己熟练的一种即可。
本次教程采用ICEM进行网格划分。
进口段为直锥型结构，采用六面体网格。
叶轮和蜗壳部分采用四面体非结构网格（也可以采用六面体网格，划分起来比较麻烦）。
对于工程应用，可以采用不划分边界层网格，划分边界层网格比较费时间，生成的网格数量也很高，但是从模拟的外特性曲线来看，差别不是很大，但是对于研究边界层流动对性能的影响，就必须划分边界层，对于采用有些壁面条件，也必须划分边界层（该部分查看其它教程）。
毕业设计(论文)-基于PROE离心泵叶轮三维建模及流场数值模拟分析模板
摘要本文将曲面造型与数值计算有机的结合在一起应用到离心泵叶轮的设计中。
采用二维造型得到计算区域，通过对离心泵叶轮内部流场的数值计算与分析，得到较好的离心泵叶轮。
本文主要对离心泵叶轮的计算公式进行研究，并对离心泵叶轮的尺寸进行计算。
建立了一个叶轮轴面投影图，为叶轮的绘型做准备。
选择一种适合的绘型方法，完成离心泵叶轮的绘型。
最后再利用PRO/E软件建立离心泵叶轮的三维实体模型,即完成了在PRO/E中的三维建模。
为了方便流场数值的模拟分析，使用Gambit软件对所得的三维模型进行划分网格，运用fluent软件做出边界条件并计算，再使用fluent软件对所设计的离心泵叶轮内三维流场进行了数值模拟，并对计算结果进行了分析。
而后采用基于标准k一e湍流模型来求解，在非结构化网格中，采用基于有限元的有限体积法对方程进行离散，用压力校正法进行数值求解。
利用湍流模拟结果，分析了离心泵叶轮进口边位置对泵性能的影响。
由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而fluent能达到最佳的收敛速度和求解精度。
本文结合实例和经验，通过对离心泵叶轮CFD计算结果的分析，说明所设计的叶轮是成功的。
关键词：离心泵叶轮；PRO/E；三维建模；数值模拟；计算流体动力学（CFD）Title Based on PRO / E centrifugal impeller three-dimensional modeling and numerical simulationAbstractThis article will surface modeling and numerical computation applied to the organic combination of centrifugal pump design. Be calculated using two-dimensional modeling area, through the centrifugal pump impeller Numerical calculation and analysis, get a better pump impeller.In this paper, the formula for centrifugal pump impeller to study, and calculated the size of centrifugal pump impeller. The establishment of a leaf axle plane projection, the drawing of the impeller to prepare. Select the drawing of a suitable method to complete the drawing of centrifugal pump impeller. Finally, using PRO / E software to establish the three-dimensional solid model centrifugal pump impeller, which was completed in PRO / E in the three-dimensional modeling.In order to facilitate numerical simulation analysis,the use of proceeds Gambit software mesh three-dimensional model,using fluent software to make the boundary conditions anf calculate,and then use software designed for fluent centrifugal pump impeller flow field is numerically simulation and calculation results are analyzed. Then based on the standard k a e turbulence model to solve, in the unstructured grid, finite element based finite volume method to discretize the equations using the numerical solution of the pressure correction method. Turbulence simulation using the results of analysis of a centrifugal pump impeller inlet side of the pump performance of the location. As a result of a variety of multi-grid solution method and the accelerating convergence technology, which can achieve the best fluent convergence speed and solution accuracy.In this paper, examples and experience, through the centrifugal pump impeller CFD analysis results, indicating that the impeller is successful. Keywords: centrifugal pump impeller; PRO / E; three-dimensional modeling; numerical simulation; computational fluid dynamics (CFD)目录基于PRO/E离心泵叶轮三维建模及流场数值模拟分析第一章绪论1.1论文研究的背景：泵广泛应用于国民经济的各个部门，它的技术性能对各相关行业影响巨大，长期以来采用“手工设计一样机生产一样机测试一设计修改”的生产路线，其不仅研制开发费用高，而且周期很长。
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基于CFX的离心泵内部流场数值模拟基于CFX的离心泵内部流场数值模拟随着计算流体力学和计算机技术的快速发展，泵内部的流动特征成为热点研究方向，目前应用CFX 软件的科研人员还较少，所以将CFX使用的基本过程加以整理供初学者参考。
如有不对之处敬请指教。
一、CFX数值计算的完整流程二、基于ICEM CFD的离心泵网格划分导入几何模型修整模型创建实体创建PRAT设置全局参数划分网格检查网格质量并光顺网格导出网格－选择求解器导出网格三、CFX-Pre 设置过程基本步骤新建文件导入网格定义模拟类型创建计算域指定边界条件建立交界面定义求解控制定义输出控制写求解器输入文件定义运行计算过程四、CFX-Post后处理计算泵的扬程和效率云图矢量图流线图导入几何模型在ICEM CFD软件界面内，单击File→Imort Geometry→STEP/IGES（一般将离心泵装配文件保存成STEP格式），将离心泵造型导入ICEM，如图3所示。
图3 导入几何模型界面修整模型单击Geometry→Repair Geometry→Build Topology，设置Tolerence，然后单击Apply，如图4所示。
拓扑分析后生成的曲线颜色指示邻近表面的关系：green = 自由边，yellow = 单边，red = 双边，blue =多边，线条颜色显示的开/关Model tree →Geometry → Curves → Color by count，Red curves 表示面之间的间隙在容差之内, 这是需要的物理模型，Yellow edges 通常是一些需要修补的几何。
图4 修整模型界面2-3 创建实体单击Geometry→Creade Body，详细过程如图5所示。
图5 创建实体界面创建PRAT创建PART，是为了设置边界时使用，在模型树中，右键点击Part，在出现菜单中选择Create Part。
以此创建各个部件的part，如图6所示。
离心泵内流场的三维数值模拟及流动分析
产生交割，且全位错也易开始起动，使合金发生塑性变 弹性协作进行，减小了形状回复的阻力；同时相间习性能
形，并且 ε马氏体交叉现象随预应变增大而愈加严重，限 提供逆转变驱动力，有利于 Ｓｈｏｃｋｌｅｙ 不全位错的逆运动，
制了 ε马氏体层错在回复退火时产生收缩，相当于减少 提高了合金的形状记忆效应。
了能够发生层错收缩的 ε马氏体相对数量。不同位向的 ５ 结 论
（ １）在叶轮旋转过程中，各流道的流动随它在叶轮中 相对位置的不同而不同。压力和速度分布具有明显的轴 不对称性。
收稿日期：２００６－ １１－ ０９
机械工程师 ２００７ 年第 １ 期 ４９
Ｒ 研究探讨 ＲＥＳ ＥＡＲＣＨ ＆ ＤＩＳ ＣＵＳ Ｓ ＩＯＮ
的报道。而离心泵内过流部件的几何形状伴有强烈的弯 曲和扭曲，其内部流动是复杂的三维流动。只对过流各部 件单独分析，没有考虑过流部件间的匹配关系，ＣＦＤ 分析 结果必然与实际流动存在较大差别，也无法了解离心泵 内部流动的三维特性。随着计算流体力学和相应计算软 件的发展，水泵的全三维数值模拟已经成为可能，但一般 仅局限于在叶轮流道内计算，同时将叶轮、进水室和蜗壳 作为模拟对象的还不多见。本文借助 ＦＬＵＥＮ（Ｔ ＣＦＤ）软 件平台，采用 Ｎ－ Ｓ 方程配合标准 ｋ－ ! 湍流模型对水泵内 流场进行了三维数值模拟。通过对内流场的模拟，得出了 一些有价值的水泵性能信息。 ２ 建模与计算方法
数的增加，晶体缺陷密度随之增加，这些晶体缺陷可以作 但训练次数达到一定值时，回复率呈现下降趋势。
为 ε马氏体核胚，使合金在预变形时以应力诱发马氏体 相变为变形的主要机制。
另外，随着训练次数的增加，拉压应力使马氏体的厚 度逐渐减小，促进了周围基体的弹性协调，对马氏体相的 可逆性有益，因而提高了合金的形状记忆效应。
船用离心泵内部流场的数值模拟及试验分析
第46卷第2期2017年4月船海工程SHIP & OCEAN ENGINEERINGVol . 46 No . 2Apr . 2017DOI ： 10. 3963/j. issn. 1671-7953.2017. 02. 037船用离心泵内部流场的数值模拟及试验分析黄书才，穆春玉，杨勤，陈斌，沈飞，罗力(武汉船用机械有限责任公司，武汉430084)摘要:为预测WDP150型船用离心泵的水力性能和汽蚀性能，基于yV-S 方程及湍流模型对其内部流场进行数值模拟，在闭式试验台上进行性能试验，比较和分析各性能参数仿真值和试验值的差异。
结果表 明，数值仿真可直观形象地分析离心泵内部流动规律，并能很好地预测离心泵的性能参数，为过流部件的优化 设计和后续设计同类型泵提供理论依据。
关键词:离心泵;内部流场;性能参数;数值模拟;闭式试验中图分类号：U664.5文献标志码：A文章编号：1671-7953(2017)02-0157-04电动深井式离心泵越来越广泛地被应用于成品油船、化学品船、原油船和FPS0，是液货船进行液货装卸、扫舱和船舱清洗排水的主要配套装备， 是仅此于油船主机的第二大系统[1]。
为降低研发成本及缩短开发周期，越来越多的科研工作者 通过数值模拟对离心泵内部流场进行仿真分析， 取得了一定的研究成果[2_7]。
然而，这些研究仅模 拟离心泵的内部流场及外特性，较少精确仿真离 心泵的汽蚀性能。
另外，详细总结离心泵各性能 参数的仿真值与试验值差别的研究也鲜见报 道[8_9]。
以本公司自主研发的WDP150型船用离心泵为研究对象，在额定工况下对内部流场进行 数值模拟，分析内部流动规律，并对外特性进行试 验验证，详细分析各性能参数的仿真值与试验值 的差异，为离心泵的研制提供参考。
1模型及网格计算模型是一台比转速为88.4的立式、单吸船用离心泵，型号为WDP 150，其设计参数见表1。
表1WDP150型船用离心泵的基本设计参数流量/ ( m3 • h~1 )扬程/m转速NPSH/m/ ( r • min )300120 3 0426计算域及网格划分如图1所示，包括进水管收稿日期:2016-10-13 修回日期:2016-10-29基金项目：国家发改委项目(发改办高技[2015]1409号) 第一作者:黄书才（1986—），男，硕士，助理工程师 研究方向：流体机械设计研发路、叶轮、压水室和出水管路4个部分，其中进水 管路和出水管路是为了避免求解时出现回流而人 为添加的两段圆柱管道，其长度可由经验值取得。
多级离心泵双螺旋形压水室内部流动数值模拟
第七届全田水力机械及其系统学术会议论文集多级离心泵双螺旋形压水室内部流动数值模拟陈芳芳Lz ，秦武L2，罗瑞祥1，李志鹏2 (1．长沙佳能通用泵业有限公司，湖南长沙410323；2．长沙理工大学，湖南长沙410114) 擅耍。
根据隔板延伸位置和速度系数法对多级离心泵双螺旋形压水室进行了多方案设计，方案一隔 板延伸位置为蜗壳第Ⅸ断面，速度系数为O ．38。
方案二隔板延伸至出口附近，速度系数为038。
方 案三隔板延伸至出口附近，速度系数为0．44。
基于标准k-e 双方程紊流模型，采用SIIdPLEC 算法， 通过求解Navier-Stokes 方程，对三个方案的进行了压水室内部流动进行了数值模拟和分析，得蓟其 内部流动的主要特征。
模拟结果表明：三个方案中方案二流动规律及内部压力场和速度场优于其他 两个方案；隔舌、隔板头部及尾部、第x断面处流体流动性差。
性能试验结果验证了数值模拟的正确性。
关键词：多级离心泵：压水室；内部流动：数值模拟中图分类号：TH311文献橱b 砉滔：ANumerical Simulation of Internal F l ow through the Double SpiralCasing of Multi-stage Centrifugal PumpCHENFa 咖l ，2，QNWul,2，LUO R"mxiangl ，LI Zhipen92(1．ChangshaC an on g en er al p u m p i ndu st ry CO ．,LTD ，Hunan,Changsha 410323 China ： 2．Changsha Univ ersity o fS ci en ceand Technology,Hunan,Changsha 4101 14 C hina)Ab s tr a ct ：A c co r di n g to th e partition e xt e nd e d po sit io n a nd the metho d o f ve lo cit y co ef f ic ie nt for t hre e scheme designs for double spiral 馏iIlg of mult istage c en tr if ug al pu m p ,t h e parti don of baffleextendingposi ti on of scheme on e is n ear to scroll I X se ct ／o n,wit h ve loc ity coefficient of O ．38．Scheme two baffle extends to nesr th e exit,with velocity coefficient of O ．38．Scheme t hree baffle extends to n e s t t he e xit , ve lo ci ty co ef fi c ie nt of0．44．B as ed on t he st andar d k-Emodel ，the three-dimensional Navier-Stokes equation is solved w it h SIMPLEC algorithm in the bo dy —f ine d curvi]in瞰coordinate for intem al flow throu#thespiral caS 缸g o f c en -t r if ug al p u m p of the th re e schemes ．Major characteristics of internal fl o w in t hespiral casing ar e obt ained by numerical simula ti on ．The simula tion results sh o w that ：the f low law andinternal pressure and v el oc i ty field ofthe second scheme of double spiral casmg scheme for the t hr eeschemos andwa s be tt er than the ot he r twoschemes ；The worst positionsof fluid fl ow in t he double spiral casing were where tongue was ,th e h ead a nd tail ofbaffle and where X se ct io n of c a s in g ．T h e results ofperformertests pr ov e d the cor rec tn ess ofthe numerical simulation results ． K e ywords ：∞劬删pump ；spiralcasing ；internal flow ；numericalsimulation压水室与叶轮、吸水室同为多级离心泵的主 较好的水力性能lIl 。
离心式叶片泵内部流场的数值模拟
年增刊5通用机械yjx 前沿技术Advanced TechnologyAdvanced Technology 离心式叶片泵广泛应用于各类液体物料的输送，如乳品、啤酒、饮料、医药、生物工程、精用化工等领域。
它既可以输送低、中黏度溶液，也可以输送含悬浮物或有腐蚀性的溶液。
传统叶轮机械的设计是以实验为基础的设计，通过反复的设计和实验，并借助经验的判断确定最终的设计方案，设计的周期较长，费用较高，对经验的依赖性较强。
随着计算机技术的发展，数值模拟开始更为广泛地应用于叶轮机械的设计和流场分析中。
计算流体力学（com put at i onal fl ui d dyn am i c s ，CFD ）就是其中一种有效的研究流体动力学的数值模拟方法。
基本步骤如图1所示。
一、问题的描述对一个典型的叶轮机械进行数值模拟。
采用的模型为工程上常用的离心式叶片泵，该泵由旋转的叶轮和静止的蜗壳两部分组成。
流体从中央的圆形进口沿经向均匀进入叶轮，经过旋转的叶片作用后，得到能量，从蜗壳出口排出。
1.已知参数叶轮叶片数为6，叶轮进出口直径分别为120mm 和220mm ，叶片进口安放角（叶片与圆周方向夹角）和出口安放角分别为200°和250°，叶片厚度为3mm 。
蜗壳隔舌角β0为350°，出口段扩散角为80°，叶轮进口流速为2.2m /s ，叶轮旋转角速度为1470r /m i n 。
2.流体区域的离散化离散化后的离心式叶片泵的二维网格图如图2所示。
网格由两部分流体区域组成：包围叶片的流体区域（叶轮区域）和蜗壳内的流体区域（蜗壳区域）两部分。
把包围叶片的流体区域作为旋转参考系来处理，两个区域被壁面边界分割开来。
离心式叶片泵内部流场的数值模拟Ab s t ra c tThis paper constructed the numerical mode l of tur bule nce flow f ield,a nd g av e nu me ric a lly simulated f low fie ld of blade machine with uent.The vector and pressure distribution of static and rotor blade is calculated.Through the simulation r e s u l t ,n u m e r i c a l s i m u l a t i o n m e t h o d c a n r e al ly r ef le c t the complicated ow of blade interior and can provide theory basis for the design and improvement of blade machine.沈阳航空工业学院曹国强吉林石油集团有限公司建设公司孙继栋庄河市蓉花山镇镇政府刘 建20074www.t .ne t年增刊55通用机械yjx 前沿技术Technology Advanced Technology 二、数值模拟计算采用经典的k －ε两方程模型，压力、速度耦合方程组的半隐式方法（SI M PLE 算法）求解，同时采用了SI M PLEC 修正方法，对动量、湍动能、耗散率控制方程的离散均采用二阶迎风格式。
基于CFD的离心泵三维内流场的数值模拟
定成果[6-8]。 本文为研究离心泵内部流场的流动规律，应用
Pumplinx 软件，采用雷诺平均 N-S 方程与标准 k-着 湍流 模型，对不同工况下的二级离心泵进行全流场的三维定常 湍 流 数 值 模 拟 ，并对 所 得 到 的 结 果 进 行 分 析 ，为 多 级 离 心 泵的水力性能研究提供一定的参考。
（重庆交通大学，重庆 400074） （Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China）
摘要院为了研究离心泵内部流场的流动规律，基于 CFD 技术，应用雷诺时均 N-S 方程与标准 k-着 湍流模型对不同工况下二级离 心泵内部的三维湍流流动进行了数值模拟，并对其内部的流动状态进行了分析，得到了离心泵内部流场的压力分布规律。结果表明： 随着出口流量不断增大，泵的整体压力逐渐减小，各级叶轮的压力逐渐减小，叶轮的速度值逐渐增大。在相同条件下ห้องสมุดไป่ตู้离心泵进口到出 口的压力逐渐增大，各级叶轮中的静压值径向逐渐增大，且次级叶轮的压力值比首级叶轮的压力值大。
Internal Combustion Engine & Parts
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基于 CFD 的离心泵三维内流场的数值模拟
CFD Numerical Simulation of Three-Dimensional Inner Flow Field of Centrifugal Pump
张绒 ZHANG Rong曰彭建锋 PENG Jian-feng曰赵藤 ZHAO Teng曰 张丹 ZHANG Dan曰 李文浩 LI Wen-hao
关键词院离心泵；不同工况；CFD；流场分析 Key words: centrifugal pump；different working conditions；CFD；flow field analysis
离心泵的二维数值模拟分析
离心泵二维数值模拟分析题目：离心泵二维数值模拟分析院系：工学院姓名：吕远指导教师：学号：二〇一七年五月[摘要]泵是一种生产中常用的设备，其作用在于提高液态流体的全压。
作为一种常见但能耗大效率低的工具。
对泵的研究一直是一个热点问题。
随着计算机技术的快速发展，使用CFD软件对泵的内部流场进行分析已经成为一种成熟手段。
本文在ProE软件建模的基础上，使用CFD类软件对模型进行计算迭代，从而得出泵运行时的流场。
本文意在对泵在不同种工况调节特性下，对泵的运行进行性能模拟。
各种工况条件包括：不同流量条件下。
求解的主要目的为借助数值模拟内软件对实际化工程问题进行分析，为实际的工作提供一定的指导作用。
本文主要包括：（1）对模型网格的处理（2）边界参数的指定（3）对模拟结果的分析（4）对计算流体力学理论的简介[关键词]数值模拟离心泵计算流体力学 CFD软件网格目录：摘要第一章：流场分析的理论基础1.1流体动力学基本方程1.2离散格式1.3湍流流动数值模型第二章：离心泵内部流场的数值模拟2.1几何模型的网格划分2.2旋转涡轮及静止蜗壳的耦合模型2.3边界条件2.4计算结果分析第三章：不同工况对离心泵性能影响3.1泵的理论基础3.2不同工况条件下对离心泵的数值模拟3.3数值模拟结果分析总结第一章：离心泵内部流场分析的理论基础1.1流体动力学基本方程对于流体流动，用控制方程来描述，描述泵中流体为不可压缩流体，且将流场简化为二维；则描述流场的方程——1.1.1质量方程：表征质量守恒的方程()()++=0t u v x y ρρρ∂∂∂∂∂∂对于泵的内部条件而言，方程简化为：+=0u v x y ∂∂∂∂1.1.2动量方程：动量地理，动量变化率等于流体所受的合力()+div()=-0t yx xx x u p uu F x x y ττρρ-∂∂∂∂+++=∂∂∂∂()+div()=-0t xy yy y v p vu F x x y ττρρ-∂∂∂∂+++=∂∂∂∂（1）其中对于牛顿流体，切应力符合：=()xy yx u v y x ττμ∂∂=+∂∂（2a ）=2()xx u div u x τμλ-∂+∂（2b ）=2()yy v div u y τμλ-∂+∂（2c ）x y F F g ρ==-（2d ）2=-3λμ（2e ）将(2)代入（1）得到：()+div()=)t ()+div()=)t y u v u p u u div gradu S xv p vu div gradv S ρρμρρμ--∂∂-+∂∂∂∂-+∂∂（（式子中：u S 、v S 为广义源项u x xv y y S F s S F s =+=+对于一般性流体，x s y s 为小量，其表示公式如下：()()()()()()x x u v s divu x x y x xu v s divu x y y y y μμλμμλ--∂∂∂∂∂=++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂=++∂∂∂∂∂在流体密度、粘度恒定的情况下，xs y s 为0;则最终应用在泵中流体的方程为：()()()()()()()()()()u v u uu uv u u p S t x y x x y y xv vu vv v v p S t x y x x y y y ρρρμμρρρμμ∂∂∂∂∂∂∂∂++=+-+∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂++=+-+∂∂∂∂∂∂∂∂1.1.3能量方程：表征能量变化等于能量向外传递的方程()+div(T)=div(gradT)+S t T p T k u c ρρ-∂∂在泵中由于研究的内容不涉及能量的传递，因此在模型计算中没有考虑能量方程。
离心泵内部流场的数值模拟研究
８８
人 民 长 江
２ ０ １ ３生
的准 确性 。
８Ｉ ３．
（ ３ ）添加 固定 导叶 后 ， 虽 然效 率有所 提 升 ， 但 并不
［ ６ ］ 刘建龙 ， 陶爱忠 ， 孙 建伟 ， 等． Ｃ Ｆ Ｄ在 大 型 潜 水 贯 流 泵 装 置 优 化 设 计 中的 应 用［ Ｊ ］ ． 人民长江， ２ ０ １ ３， ４ ４ （ １ ） ： ６ ４— ６ ８ ． ［ ７ ］ 徐 洁， 谷传刚． 长 短 叶 片 离心 泵 叶 轮 内 部 流 动 的数 值 计 算 ［ Ｊ ］ ． 化 工 学报 ， ２ ０ ０ ４， ５ ５ （ ４ ） ： ５ ４ １ —５ ４ ４ ． ［ ８ ］ 刘文明， 金仲 康 ， 郑 源， 等． 大 型 供 水 泵 站 数 值 模 拟 及 水 力 优 化 ［ Ｊ ］ ． 排 灌 机械 ， ２ ０ ０ ９， ９ （ ５ ） ： ２ ８ １— ２ ８ ６ ． ［ ９ ］ 冯俊 ， 郑源 ， 李玲玉． 超低 水 头 竖 井贯 流 式 水轮 机 三 维 湍 流数 值 模 拟［ Ｊ ］ ． 人民长江， ２ ０ １ ２， ４ ３ （ ２ １ ） ： ８ ５—８ ８ ． ［ １ ０ ］ 王宏伟 ， 刘小兵 ， 曾永忠． 长短 叶 片 混 流 式 水 轮 机 转 轮 的 三 维 几 何建模［ Ｊ ］ ． 水 电 能 源科 学 ， ２ ０ １ ０ ， ２ ８ （ ３ ） ： ｌ ２ １一ｌ ２ ３ ．
中图法分类号 ： Ｔ Ｖ ７ ３ ４
离心泵 是一 种 高扬 程 水 泵 ， 叶轮 和 导 叶 又 是离 心 泵 中重要 的过 流部件 。叶轮将 原动 机 的机械 能直 接传 给液体 ， 以增加 液体 的静 压能 和动 能 ， 而 导 叶是离 心泵 的转 能装 置 ， 它 的作 用 是 将 叶 轮甩 出来 的液 体 收 集起 来， 使 液体 的流速 降低 ， 把部 分 速 度 能 转 变 为压 力 能 ， 其水 力性 能 的提高 对 于提升 离心 泵效率 具 有十分 重 要 的意 义 。近 年来 Ｃ Ｆ Ｄ分 析 技术在 风 机 、 水泵 等 许 多 工业 领 域 得 到 了广 泛 应 用 ， 同 时 也 得 到 了 逐 步 完 善 。另外 将 Ｃ Ｆ Ｄ用于 泵体 内流 场 的数值 模 拟 ， 已经 成 为泵优 化设 计 的重要 方法 。大 量 的工 程实 践 证 明， 数值模 拟 结果 是 可靠 的 。本 文通 过 为 某 型 号 离 心泵 添加 固定 导 叶 ， 然后 基 于 Ｃ Ｆ Ｄ仿 真技 术 ， 对 泵 体 进行 了流场模 拟 ， 并 将 添 加 导 叶 前 后 的仿 真 效 果 与 实
离心泵叶轮内部三维紊流数值模拟与验证
2005年1月农业机械学报第36卷第1期离心泵叶轮内部三维紊流数值模拟与验证3钱 健 刘 超 汤方平 成 立 【摘要】 基于N 2S 方程和标准的k 2Ε紊流模型,对一比转数n s =96的离心泵叶轮内部的流动情况进行了数值模拟,模拟软件对3个典型工况进行计算,得到了叶轮内的速度和压力分布,并和P I V 实验结果比较,两者在总体上是一致的。
关键词:离心泵 叶轮 紊流流动 数值模拟中图分类号:TH 311文献标识码:ANu m er ica l Si m ula tion and Ver if ica tion of the 3D Turbulen t Flowi n Cen tr ifuga l Pu m p I m pellerQ ian J ian L iu Chao T ang Fangp ing Cheng L i(Y ang z hou U n iversity )AbstractB ased on the N avier 2Stokes equati on and the k 2Εtu rbu len t m odel ,the num erical si m u lati on of the 32di m en si onal tu rbu len t flow w as app lied to the inner flow of a cen trifugal i m p eller w ith sp ecific sp eed 96.T he distribu ti on of the velocity and p ressu re are p resen ted in the b lade 2to 2b lade p assage at the design and off 2design op erating conditi on s .T he si m u lati on resu lts w ere verified w ith the exp eri m en tal resu lts by P I V .Key words Cen trifugal p um p ,I m p eller ,T u rbu len t flow ,N um erical si m u lati on收稿日期:200304293国家自然科学基金资助项目(项目编号:59949010)钱 健 扬州大学水利科学与工程学院 硕士生,225009 扬州市刘 超 扬州大学副校长 教授 博士生导师汤方平 扬州大学水利科学与工程学院 副教授成 立 扬州大学水利科学与工程学院 讲师 引言离心泵叶轮内部的流动是十分复杂的三维紊流流动,受到曲率、旋转及进出口条件的影响。
(完整word版)CFX的流场精确数值模拟教程
基于CFX的离心泵内部流场数值模拟基于CFX的离心泵内部流场数值模拟随着计算流体力学和计算机技术的快速发展，泵内部的流动特征成为热点研究方向，目前应用CFX 软件的科研人员还较少，所以将CFX使用的基本过程加以整理供初学者参考。
如有不对之处敬请指教。
一、 CFX数值计算的完整流程二、基于ICEM CFD的离心泵网格划分2.1 导入几何模型2.2 修整模型2.3 创建实体2.4 创建PRAT2.5 设置全局参数2.6 划分网格2.7 检查网格质量并光顺网格2.8 导出网格－选择求解器2.9 导出网格三、CFX-Pre 设置过程3.1 基本步骤3.2 新建文件3.3 导入网格3.4 定义模拟类型3.5 创建计算域3.6 指定边界条件3.7 建立交界面3.9 定义输出控制3.10 写求解器输入文件3.11 定义运行3.12 计算过程四、 CFX-Post后处理4.1 计算泵的扬程和效率4.2 云图4.3 矢量图4.4 流线图2.1 导入几何模型在ICEM CFD软件界面内，单击File→Imort Geometry→STEP/IGES（一般将离心泵装配文件保存成STEP格式），将离心泵造型导入ICEM，如图3所示。
图3 导入几何模型界面2.2 修整模型单击Geometry→Repair Geometry→Build Topology，设置Tolerence，然后单击Apply，如图4所示。
拓扑分析后生成的曲线颜色指示邻近表面的关系：green = 自由边， yellow = 单边，red = 双边， blue =多边，线条颜色显示的开/关Model tree →Geometry → Curves → Color by count，Red curves 表示面之间的间隙在容差之内, 这是需要的物理模型，Yellow edges 通常是一些需要修补的几何。
图4 修整模型界面2-3 创建实体单击Geometry→Creade Body，详细过程如图5所示。
CFX的流场精确数值模拟教程(2020年九月整理).doc
基于CFX的离心泵内部流场数值模拟基于CFX的离心泵内部流场数值模拟随着计算流体力学和计算机技术的快速发展，泵内部的流动特征成为热点研究方向，目前应用CFX 软件的科研人员还较少，所以将CFX使用的基本过程加以整理供初学者参考。
如有不对之处敬请指教。
一、 CFX数值计算的完整流程二、基于ICEM CFD的离心泵网格划分2.1 导入几何模型2.2 修整模型2.3 创建实体2.4 创建PRAT2.5 设置全局参数2.6 划分网格2.7 检查网格质量并光顺网格2.8 导出网格－选择求解器2.9 导出网格三、CFX-Pre 设置过程3.1 基本步骤3.2 新建文件3.3 导入网格3.4 定义模拟类型3.5 创建计算域3.6 指定边界条件3.7 建立交界面3.9 定义输出控制3.10 写求解器输入文件3.11 定义运行3.12 计算过程四、 CFX-Post后处理4.1 计算泵的扬程和效率4.2 云图4.3 矢量图4.4 流线图2.1 导入几何模型在ICEM CFD软件界面内，单击File→Imort Geometry→STEP/IGES（一般将离心泵装配文件保存成STEP格式），将离心泵造型导入ICEM，如图3所示。
图3 导入几何模型界面2.2 修整模型单击Geometry→Repair Geometry→Build Topology，设置Tolerence，然后单击Apply，如图4所示。
拓扑分析后生成的曲线颜色指示邻近表面的关系：green = 自由边， yellow = 单边，red = 双边， blue =多边，线条颜色显示的开/关Model tree →Geometry → Curves → Color by count，Red curves 表示面之间的间隙在容差之内, 这是需要的物理模型，Yellow edges 通常是一些需要修补的几何。
图4 修整模型界面2-3 创建实体单击Geometry→Creade Body，详细过程如图5所示。
离心泵的水力设计和数值模拟讲解
山东大学ShanDong University离心泵水力模型的设计与数值模拟验证姓名：刘自亮学号：201300160104学院：机械工程学院专业：过程装备与控制工程日期：2016,5,15目录一、离心泵水力模型的设计 (3)1、泵的主要设计参数和结构方案的确定 (3)1-1设计参数和要求 (3)1-2确定泵的总体结构形式和泵的进出口直径 (3)1-3泵转速的确定 (3)1-4计算比转数ns，确定水力方案 (4)1-5估算泵的效率 (4)1-6轴功率和原动机功率 (4)1-7轴径和轮毂直径的确定 (5)2、相似设计法 (5)2-1相似设计法的导出 (5)2-2相似设计法的步骤 (6)2-3相似设计法应注意的问题 (6)3、速度系数设计法 (6)3-1叶轮进口直径D0的确定 (7)3-2叶轮出口直径D2的初步计算 (7)3-3叶轮出口宽度b2的计算和选择 (7)3-4叶片数的计算和选择 (8)3-5介绍确定叶轮尺寸的其它速度系数 (8)3-6叶轮外径Ｄ２或叶片出口角β２的精确计算 (9)3-7叶片进口安放角的确定 (10)二、离心泵的数值模拟验证 (11)1、CFD数值模拟的基本理论 (11)1-1计算流体力学简介 (12)1-2计算流体力学控制方程 (13)1-3湍流模型 (15)1-4控制方程的求解方法 (17)2、离心泵建模及数值模拟方案 (19)2-1离心泵模型参数 (19)2-2流道模型建模 (22)2-3网格划分 (24)2-4旋转叶轮和静止蜗壳的藕合 (26)2-5边界条件 (28)2-6数值模拟方案的确定 (29)3、离心泵内部流场计算结果分析 (31)3-1设计工况下离心泵整机流场分析 (32)3-2叶轮内部流动分析 (33)3-3蜗壳内部流动分析 (39)3-4不同叶片数下的离心泵整机流场分析 (42)三、结论 (47)参考文献 (48)一、离心泵水力模型的设计1、泵的主要设计参数和结构方案的确定1-1设计参数和要求流量； 扬程；转速（或由设计者确定）；装置汽蚀余量（或给出装置的使用条件）； 效率（要求保证的效率）；介质的性质（温度、重度、含杂质情况、腐蚀性等）； 对特性曲线的要求（平坦、陡降、是否允许有驼峰等）。
一体式航空燃油离心泵内流场数值模拟
一体式航空燃油离心泵内流场数值模拟李嘉;李华聪;符江锋;王淑红【摘要】With the development of the aero engine control technique, aero fuel centrifugal pump with combination inducer and impeller meet the requirements better than the divided pump. This paper established the hybrid network of the centrifugal pump which adopted multi⁃block topology structure and octree format, analyzed the internal flow field performance of the pump based on numerical simulation. The simulation datas compared with test datas show that under different calculation conditions, head error of the simulation data and experimental data is less than 1%, and the efficiency value of error is less than 5%. The simulation method can accurately calculate the performance of the pump. The simulation analysis shows that the asymmetry of the impeller internal pressure is appreciable under different flow conditions because of the inlet length, under other small flow conditions. The most dramatic change is the pressure in the impeller channel, and the pressure under large flow conditions is lower than that under other flow conditions. In fixed location of the pressure side, there may produce low speed flow group, the situation is the same as in the entrance to the attachment of back pressure side.%采用多块拓扑结构和八叉树格式构建的混合网格，通过数值计算对某型诱导轮与叶轮一体式离心泵内流场性能进行了分析研究，仿真结果表明：不同计算工况下仿真数据与试验数据扬程值误差小于1％、效率值误差小于5％，即所使用的数值方法能够准确地模拟该型离心泵性能和内流场。
离心式污水泵内部流场的三维数值模拟
Numera t ion Simulat ion of t he Thr ee2Dimen sional Fl o w Fiel d in a Cen t r if ugal Sewage Pump
L IU J ian2hua 1 , L IU Tian 2bao2
(1. Xinxiang Univer sit y , Xinxiang 453003 , China ; 2. Dongbei Special Steel Group Co. Ltd. , Dalian 11603 , China) Abstract :Adopting SIMPL E alogrithm ,t he f lowing f ield of sewerage pump was numerical value emulated using k 2 ε 2 A p t ur bule nce model a nd te trahedron non2st ructure grid in the De scarte s refer ence f rame. Through numerical simu2 la tio n , flow characteristics and distribution r ule we re gotten on sold pa rticle in sewerage pump , which can supply ref2 erence to optimiza tio n de sign of cent rifugal sewage p ump. Key wor ds : sewe rage pump ;flow characteristics ;granulo met ric distribution ;numerical simulation
离心泵内部空化流动的定常数值模拟及性能预测
ｖ ａ ｅ Ｓ ｈ ｔ ｔ ｅ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆ ａ ｐ ｍｐ ｃ ｕ ｄ ｂ ｓ ｉ ｔ ｄ， ｉｈ ｃ ｎ ｂ ｒ ｖｄ ｄ ｗｉｈ ｓ ｍｅ ｂ ｓｓ ｆ ｒ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｕ ａ ｅ ｌｄ，Ｏ ｔ ａ ｈ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｕ ｏ ｌ ｅ ｅ ｔｍａ ｅ ｗｈ ｃ ａ ｅ ｐ ｏ ｉ ｅ ｔ ｏ ａ ｉ ｏ ｈ ｅ ｔｉ ｇ ｌ ｆ
ＬＩ Ｙｉ ＣＨＥＮ ｉ ｎ ｉ ， ＯＮＧ ｕ ｉｅ ， Ｉ Ａｉ ｕ ， ｎ ｌ Ｕ ， Ｊａ ｘｎ Ｓ Ｈ ａ ｄ Ｌ ｘ ｅ ＬＩＹｏ ｇ ｅ
（１ Ｃｏｌ ｅ ｏ ｕｄ ． ｌ ｆ Ｆｌ ｉ Ｐｏｗ ｅ ｎｄ Ｃｏｎ ｒ ， ｎｚ ｅｇ ｒａ ｔ ｏｌＬａ ｈｏｕ Ｕ ｎｉ ｒ ｉｙ ｏｆＴｅ ｈｎ ｏｇ Ｌａ ｈｏ ０ ０， ｖｅ ｓｔ ｃ ｏｌ ｙ， ｎｚ ｕ ７３ ０５ Ｃｈｉ ｎａ； ２． Ｓｈａ ｇｈａ ａｑｕ ｍ ｐ Ｉ ｎ ｉＫ ｉ ａｎ Ｐｕ ｎｄｕ ｔ ｙ Ｇ ｒ ｐ Ｃｏ．， ｄ， ａｎ ｓ ｒ ｏｕ Ｌｔ Ｓｈ ｇｈａ ０４ ｉ２０ ３６， Ｃｈｉ ｎａ） Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｏ ｄｅ ｔ ｔ ｄｙ ｈｅ ｎ ｅ ｎ ｃ ｖ ｔ ｔｎｇ ｌ ｓｒ ｃ ：ｎ ｒ ｒ Ｏ ｓ ｕ ｔ ｉ ｔ ｒ ａｌ ａ ｉａ ｉ ｆｏｗ ｎ ｃ ｎｔｉｕｇ ｌ ｉ ｅ ｒｆ ａ ｐｕ ｐｓ， ｈｅ ｓ ｅ ｄｙ ｕｍ ｅ ｉａ ｓｍ ｕａｔｏ ｏｆ ｈｅ ｍ ｔ ｔ ａ ｎ ｒｃ ｌ ｉ ｌ ｉｎ ｔ ｔ ｅ — ｉ ｅ ｓｏｎａ ａ ｉａ ｉ ｕｒ ｌ ｎｔｆｏｗ ｎ ｔ ｅ ｆｏ — ｓ ａ ｆｔ ｅ ｒｆ ｇａ ｍ ｐ ｗ ａ ｍ ｅ ｉａｌ ｉ ｕｌｔ ｄ ｂｙ ｕ ｉ ｈｒ ｅ ｍ ｎ ｉ ｄ ｌｃ ｖ ｔ ｔｎｇ ｔ ｂｕ ｅ ｌ ｉ ｈ ｌ ｗ － ｓ ｇｅ ｏ ｈｅ ｃ ｎｔ ｉｕ ｌｐｕ ｓ ｎｕ ｒｃ ｌｙ ｓｍ ａ ｅ ｓｎｇ ｐａ