开式离心泵全流场数值模拟

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基于CFX的离心泵内部流场三维数值模拟

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

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

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。

带空间导叶离心式潜水泵全三维流场的数值模拟

带空间导叶离心式潜水泵全三维流场的数值模拟

带空间导叶离心式潜水泵全三维流场的数值模拟中国农业机械学会2006年学术年会论文集825中,对于重要局部,如叶片进出口边、时片表面、导时表面需簧进行网格细化,因为这些区域靛计算对于整个计算结果有着重要的影响。

具体网格见图2所示,计算单元总数约为30万。

图1单级带导叶离心式潜水泵结构实体模型(隐去泵体)2.2计算模型选取以潜水泵单缀泵壳内流道为计算区域,采取全流道方式,隧时将整个计算区域鲻分为裁后两个部分,即包含泵的进口段和叶轮室的旋转部分以及包括导叶区的静止部分,两个子区域之间联接的平面作为分界面。

对于旋转部分和静止部分之间的耦合,可以采用多参考坐标系模型(MultipleReferenceFrame,MRF)、混合平面模鍪(MixingPlane,MP)和滑移网格模型(SlidingMesh,SM)等三种计算模型疆塌。

通过计算比较,采用MRF模型的定常计算结果进行泵内流场结构分析比较理想,因此本文采取MRF模型进行泵内旋转部分和静止部分的勰合计算。

图2嗣格模型前后两部分霹格划分完成焉,需要连接成一体,得到最终的网格模型,两部分之闻豹连接瑟是一个交界面,计算时通过这个交界面来传递参数,如图2所示。

2.3边界条馋采用全流道对潜水泵内部流场透行数值计算时,精到了迸誓、出西耩壁面三类边界。

(1)进口边界条件由于进翻处的流场分布是未知的,因此可以采取篱化处理,认为在泵进口前接有一段足够长的赢管,工作介质在这段圆管内经过充分发展之后进入泵内。

圆管内充分发展焉的流速轴对称,并蘸满足:%=昨=0(6)y.=■L(7)‘P‘S其中%、巧分别必进口处豹周向速鞠鍪匈速度,砭为轴内速度的乎均值;Q为进口她的质量流量,在数值上等于泵的质量流量;S为进口圆形断面的面积。

(2)出口边界在不可题缩流的谤算中,出流(outflow)条件懿设定既不{骜要翔道出登处的速度,也不霈要指定压力,只要求出流具有零扩散通量,也就是除了匿力外其它的流动变量的梯度为零:82+6孛量农藏概辕学会2006年学本年会论文集‘曹2}茹吉2≮=2i:黜‘J尝:婺茹婺:娶:喜黜0?赫8onOnOnonon零扩教邋薰魏要求在遗露处的滚动在宪全充分发展麓清况戆够得到满足,嚣院诗算域煞懑霉要罨量远离导叶和导时区的扩散管。

离心泵内流场的三维数值模拟及流动分析

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。

离心泵中的数值模拟-PPT精品文档

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如何避免离心泵气蚀? (1)安装时,泵的吸入口离液面的距离要尽可能的低,减少吸入压力损失; (2)增大泵吸入管的直径,减少吸入管路的阻力损失; (3)在满足扬程和流量要求的前提下,转数越低越好,减少泵吸入口的真 空度; (4)采用双吸式泵或加前置诱导轮的离心泵,以改善吸入条件; (5)在工艺条件允许的条件下,避免输送液体的温度升高,防止液体汽化。
离心泵叶轮如何进行三维造型呢? 采用三维设计软件,如Proe、ug等进行建模,从木模图上读取各个截面参数, 然后分别输入到三维设计软件中,有了叶片工作面和背面的曲线以后, 采用如proe中的边界混合命令,就可以生成叶轮形状,然后切掉多余的部 分并对进口修圆,就可以得到叶轮的主要部分——叶片,前后盖板的造 型比较简单,直接旋转即可。
离心泵基本参数? 离心泵的参数定义如下: 额定流量:泵在最佳工作效率下单位时间内泵抽送液体的数量,即泵铭牌上 所标注的数量,以Q表示。 额定扬程:在最佳效率时,单位质量液体通过泵时所增加的能量,以H表示 ,单位为米。 效 率:液体通过泵所得到的能量与驱动机传给泵的能量的比值,以Ef或η表 示。 功 率:驱动机给泵的能量,统称为轴功率。流体通过泵实际获得的功率。 净正吸入压头:为保证泵不发生汽蚀,在泵内叶轮入口处,单位质量液体所 必需具有的超过汽化压力后所富余的能量。以NPSH表示,单位为m,其 中又分为NPSHr(必需的净正吸入压头,与泵有关)及NPSHa(与吸入 管路有关,与泵无关。 什么是离心泵的气蚀? 液体在叶轮入口处流速增加,压力低于工作水温的对应的饱和压力时,会引 起一部分液体蒸发(即汽化)。蒸发后的汽泡进入压力较高的区域时, 受压突然凝结,于是四周的液体就向此处补充,造df 固液两相流离心泵的各种水力设计方法,分析了各种因素对固液两相流离心泵性能 的影响,如介质特性、压水室和叶轮的匹配、叶轮结构参数和过流部件材质等。 针对山西某火电厂水力除灰系统所用泥浆泵,进行优化设计。使用AutoCAD软件 采用方格网绘型法进行叶轮的绘型,并用Fluent软件进行流场的三维数值模拟验 证。利用模拟 固液两相流离心泵优化设计方法研究.pdf 对固液两相流离心泵的设计方法进行阐述,并分析了其弊端,指出了优化设计方法 的必要性。在此基础上提出优化设计方法,优化设计方法是指以对内部流动状态 的充分掌握为基础,以各部件对泵性能的影响机理为理论依据,以计算机及其辅 助软件为手段的设计方法。然后总结了发展优化设计方法亟待解决的问题,包括 对两相流的充分认识和对相关软件的熟练及

离心泵的水力设计和数值模拟讲解

离心泵的水力设计和数值模拟讲解

离心泵的水力设计和数值模拟讲解离心泵是一种常见的水力机械设备,广泛应用于工业和民用领域。

它的水力设计和数值模拟是对离心泵性能进行优化和改进的重要手段。

下面将从离心泵的水力设计和数值模拟两个方面进行详细讲解。

一、离心泵的水力设计1.流量设计:离心泵的流量设计是以工程要求的流量为基础,通过水力模型试验或数值模拟等方法确定。

流量是衡量离心泵工作效果的重要指标,也是确定泵的尺寸和形式的基础。

2.扬程设计:扬程是指离心泵能够将液体抬升的高度。

在水力设计中,扬程是根据所需扬程和流量来确定的。

扬程的大小取决于泵的尺寸、转速、叶轮形状等因素。

3.效率设计:离心泵的效率是指泵所传递的水功率与泵所消耗的机械功率的比值。

效率的高低直接影响到泵的能耗和使用成本。

在水力设计中,需要根据工程要求和经济性考虑,确定合适的效率。

4.功率设计:离心泵的功率设计是指根据所需流量、扬程和效率来确定泵的功率。

功率是决定泵的动力系统和选型的重要参数,需要根据泵的工作条件和性能曲线来确定。

二、离心泵的数值模拟离心泵的数值模拟是利用计算机技术对泵的内部流动进行仿真模拟,以获得流场信息、压力分布和效率等参数。

数值模拟可以帮助优化和改善泵的性能、减少试验成本和时间。

1.建立几何模型:离心泵的数值模拟首先需要建立一个几何模型。

几何模型包括泵的内外部结构、叶轮的形状和尺寸等。

通过CAD软件等工具进行建模,得到几何模型的三维模型。

2.网格划分:在几何模型的基础上,需要对计算域进行网格划分。

网格划分是将计算域划分成小区域,以便对流动进行离散化计算。

合理的网格划分能够保证计算结果的准确性和稳定性。

3.数值计算:数值计算是指通过数值方法对流体的动力学方程进行求解,得到流场信息和参数分布。

常用的数值求解方法包括有限体积法、有限元法和离散元法等。

通过将流场方程离散化为代数方程组,使用求解器进行求解,得到结果。

4.结果分析与优化:得到数值模拟结果后,可以对流场、压力分布、速度分布等进行分析和评价。

离心式叶片泵内部流场的数值模拟

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

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。

离心泵内部流场三维数值模拟的开题报告

离心泵内部流场三维数值模拟的开题报告

离心泵内部流场三维数值模拟的开题报告一、选题背景离心泵是一种普遍应用于各种流体输送中的重要泵类。

为了更好地研究离心泵的流场特性及性能,提高离心泵的输送效率和运行稳定性,需要对离心泵内部流场进行三维数值模拟,以获得更全面和准确的流态信息和性能数据。

本文的选题意义在于探究离心泵内部流场的三维数值模拟,为离心泵的性能优化和设计改进提供重要参考和方向。

二、论文内容本文将通过建立离心泵的三维几何模型,采用计算流体力学(CFD)方法,对离心泵内部流场进行三维数值模拟,研究其流态特征和性能。

主要内容包括以下几个方面:1. 离心泵的几何模型建立:通过三维建模软件建立离心泵内部几何模型,并进行网格划分,以便进行后续的数值模拟分析。

2. 数值模型的建立:建立离心泵的数值模型,采用数值方法求解流场中的运动方程,以及速度、压力等关键参数。

主要采用流体动力学(CFD)方法进行求解,运用不同的求解方案、求解方法和求解器,对离心泵内部不同工况下的流场进行三维数值模拟分析。

3. 数值模拟分析:通过数值模拟软件对离心泵内部流场进行分析,主要关注离心泵内部流场的流态特征、速度分布、压力分布等参数,了解离心泵的运行状态,并深入探究不同工况下的流场特性及其影响因素。

4. 结果分析与讨论:通过对不同工况下的数值模拟结果进行比较分析,探究不同工况下流场的特性和性能数据变化规律。

同时,通过对比理论计算结果和实测数据,验证数值模拟结果的准确性和可靠性,为离心泵的设计优化和性能提高提供科学依据和参考数据。

三、研究意义离心泵是一种广泛应用于各种流体输送领域的重要设备,其性能及输送效率对应用过程的安全和稳定运行起着至关重要的作用。

通过对离心泵内部流场进行三维数值模拟,可以更全面、准确地了解其流态特性和性能数据,为离心泵的设计优化、性能提高和应用领域拓展提供科学依据和参考数据。

四、研究方法本文采用计算流体力学(CFD)方法,通过建立离心泵的三维几何模型,对其内部流场进行数值模拟分析。

离心泵内部流场的数值模拟研究

离心泵内部流场的数值模拟研究

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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

(完整word版)CFX的流场精确数值模拟教程

(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。

离心泵叶轮流场数值模拟研究

离心泵叶轮流场数值模拟研究

离心泵叶轮流场数值模拟研究一、前言离心泵是一种常见的机械设备,广泛应用于水处理、石油化工、空调等领域。

其中,离心泵叶轮是其重要部件之一,其性能对整个离心泵的性能有着至关重要的影响。

因此,对离心泵叶轮进行流场数值模拟研究,进一步优化其设计是非常必要的。

二、离心泵叶轮的结构和工作原理离心泵叶轮是离心泵的核心部件之一,其结构通常由叶片、叶片轴等部分组成。

离心泵叶轮是通过电机的旋转带动液体呈离心运动,从而产生往前的推力,将液体输送至出口。

离心泵叶轮的运行状态对离心泵的性能有着至关重要的影响。

三、离心泵叶轮流场数值模拟研究离心泵叶轮的流场数值模拟研究可以帮助我们深入了解离心泵叶轮内部的流体运动规律,进而对离心泵叶轮的设计做进一步的优化。

1.数值模拟方法利用常见CFD(计算流体力学)软件,如ANSYS CFX、FLUENT等,可以对离心泵叶轮流场进行数值模拟。

数值模拟方法涉及到的关键参数包括离散格式、网格生成、边界条件等。

其中,网格生成对数值模拟结果影响较大,因此需要注意生成网格的密度、精确度等因素。

2.数值模拟结果离心泵叶轮的流场数值模拟结果通常涉及流速分布、压力分布、流动轨迹等参数。

通过这些参数,可以对离心泵叶轮的性能进行分析和评价。

另外,数值模拟结果还可以指导离心泵叶轮的改进设计。

四、离心泵叶轮流场数值模拟的应用离心泵叶轮流场数值模拟的应用范围广泛,主要涉及以下方面:1.离心泵叶轮的设计和优化流场数值模拟可以帮助我们深入了解离心泵叶轮内部的流体运动规律,即可对离心泵叶轮的设计和优化提供理论基础。

2.离心泵叶轮的性能评估根据数值模拟结果,可以对离心泵叶轮的性能进行评估分析,指导制定更为科学合理的使用方案。

3.离心泵的研究和开发离心泵是研究和开发的对象之一,通过离心泵叶轮流场数值模拟研究,可以为离心泵的研究和开发提供重要的参考依据。

五、结语离心泵叶轮的流场数值模拟研究可以为离心泵的设计和优化提供理论基础,加速离心泵产品的研发和应用。

开式叶轮离心纸浆泵内部流动的数值模拟和分析的开题报告

开式叶轮离心纸浆泵内部流动的数值模拟和分析的开题报告

开式叶轮离心纸浆泵内部流动的数值模拟和分析的开题报告一、研究背景和意义开式叶轮离心纸浆泵是一种特殊的离心泵,广泛应用于造纸、印刷、化工等行业中的纸浆输送系统中。

由于纸浆的种类和性质不同,使得纸浆泵的设计和优化变得困难。

因此,开展离心纸浆泵内部流动的数值模拟和分析,对于优化纸浆泵的设计、提高输送效率和降低泵的故障率具有重要意义。

二、研究现状和趋势目前,国内外学者对离心泵内部流动的数值模拟和分析进行了大量的研究。

然而,由于纸浆的特殊性质,开式叶轮离心纸浆泵的内部流动与普通的离心泵存在较大的差异,因此需要开展专门的研究。

近年来,采用数值模拟技术分析离心泵内部流动的方法不断得到改进和提高,如基于CFD(计算流体动力学)仿真的方法,其能够在不同条件下快速、准确地预测泵的性能和流场行为。

同时,还有一些新型的数值模拟方法逐渐被应用,如LBM(Lattice Boltzmann Method,晶格玻尔兹曼方法)、DEM(Discrete Element Method,离散元法)等。

三、研究内容和目标本次研究拟采用CFD数值模拟方法,探讨开式叶轮离心纸浆泵内部流动的特点和规律,具体研究内容如下:1.建立开式叶轮离心纸浆泵的三维数学模型,确定重要参数;2.利用CFD软件对纸浆泵内部流动进行数值模拟,并验证模型的正确性;3.分析纸浆泵内部各处流速和压力的变化规律,探究纸浆泵的性能和输送效率;4.通过改变纸浆输送速度等参数,对纸浆泵性能的影响进行仿真分析。

本次研究的目标是深入了解开式叶轮离心纸浆泵内部流动的特点和规律,为纸浆泵优化设计、提高输送效率提供科学依据。

四、研究方法和技术路线本次研究采用CFD数值模拟方法,建立开式叶轮离心纸浆泵的数学模型,采用ANSYS软件进行流场的数值计算分析,并结合实验数据进行验证分析。

具体技术路线如下:1.获取开式叶轮离心纸浆泵的相关参数和流体物性参数;2.建立纸浆泵的三维数学模型,进行网格划分;3.采用ANSYS软件进行流场的数值计算分析,并进行模型验证;4.分析纸浆泵内部流动的特点和规律,研究泵的性能和输送效率;5.通过对纸浆输送速度等参数的改变,对纸浆泵性能的影响进行仿真分析。

离心机流场非稳态过程的初步数值模拟

离心机流场非稳态过程的初步数值模拟

?! 计算方法
?@ >! 离散方法 <% 对方程进行离散 ! 将所需 采用有限体积法 $ ) ) 式表示成以下通用形式 & 求解的方程 ( % ’ !( ( " ( /) # f $ -( C U $ -( fI 0 /$ / ( /) /) & " ( ) C ( ) 式中 为通用变量 ! 可 以代表 ! ! ! C 46 J 3 / 等求 解 变 量 ’ 为 广 义 扩 散 系 数 ’ 为广义源 I 0 / / 项" 对被 积 函 数 采 用 如 下 假 设 ! 用于方程( 在 C) 单元上的积分离散 & 被积函数中未知量在时间上 阶梯 分 布 ! 采 用 全 隐 式 格 式’ 未知量及其导数采 用常数假设 ! 在网格上未知量值不变或者其分布 为线性 ! 即其导数为常数 " 对被积函数中已知量 采取直接积分的方法以减少误差 " 由于离心机内流体可压缩 ! 由方程 ( ) ) ! < !( 可以 看 到 ! 方 程 中 只 出 现 关 于 压 强 的 一 阶 导 数! 对压强进行离散时 ! 就会使离散方程中反而不包 含当 地 压 强! 造 成 离 散 方 程 中 压 强 的 奇 偶 分 裂! 进而出现压 强 的 棋 盘 分 布 " 为 了 解 决 压 强 的 奇
论以9di6463方程为基础对方程进行线性简化和无量纲变化后得到描述离心机内流场非稳态的线性方程组并且采用有限体积法结合交错网格对方程进行离散通过与稳态结果进行对比可知选取的非稳态收敛判断结果是可信的得到了在简单的离心机侧壁和端盖温度驱动情况下流场从等温刚体变化到存在稳定二次环流的变化过程在初始阶段是由单纯的温度引起正向轴向质量通量流场内不存在扰动环流而在稳态阶段环流主要由温度的线性分布导致压强的不平衡引起由于轴向质量通量的变化会对分离的过程产生直接影响所以详细分析流场的稳定过程很有必要目前进行的工作是对离心机内非稳态的流场进行初步的研究仅考虑了单一的转子温度不均匀分布对于离心机内流场过渡过程的影响更深入地分析影响离心机内流场不稳定状态的其他因素还有待进一步研究参考文献

离心泵的数值模拟及性能分析

离心泵的数值模拟及性能分析

Candidate: Liu Han Supervisor: Prof. Pan Huachen
March,2013
杭州电子科技大学 学位论文原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重声明: 所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取 得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其它个人或集体已经发表或撰写 过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。
II
杭州电子科技大学硕士学位论文


摘 要 .................................................................... I ABSTRACT ................................................................. II 目 录 ................................................................ III
第 1 章 绪论 ............................................................... 1 1.1 前言 ................................................................. 1 1.2 离心泵的概述 ........................................................ 1 1.2.1 离心泵的分类 ..................................................... 1 1.2.2 水泵的结构 ....................................................... 2 1.2.3 离心泵的应用 ..................................................... 2 1.2.4 离心泵的基本参数 ................................................. 3 1.3 离心泵的 CFD 数值模拟研究现状 ........................................ 4 1.3.1 对离心泵内部流场的数值模拟 ....................................... 4 1.3.2 离心泵叶轮和蜗壳耦合 ............................................. 5 1.4 离心泵优化方法 ....................................................... 6 1.4.1 试验优化设计 ..................................................... 6 1.4.2 速度系数法优化设计 ............................................... 6 1.4.3 损失极值法优化设计 ............................................... 6 1.4.4 准则筛选法优化设计 ............................................... 7 1.4.5 CFD 流场数值模拟及 CAD 优化设计方法 ............................... 7 1.4 本文主要研究内容 ..................................................... 7 第 2 章 离心泵全流道网格建立 ............................................... 8 2.1 网格的概述 ........................................................... 8 2.1.1 网格的基本概念 ................................................... 8 2.1.2 网格的类型 ...................................................... 8 2.1.3 网格分块生成技术 ................................................. 9 2.2 GRIDGEN 商业软件和 PLOT3D 的简介 ..................................... 10 2.2.1 Gridgen 简介 .................................................... 10 2.2.2 PLOT3D 简介 ..................................................... 10

开式离心泵全流场数值模拟

开式离心泵全流场数值模拟

体积 采用 六 面体 网格 , 蜗壳 和 叶轮 采 用适 应 性 很 强 的 混合 网格 , 查 网格 质 量 。经 检 查 , 检 网格 的 等 角 斜 率 和等 尺斜 率都 小 于 0 8 , .5 网格质 量 良好 。 2 3 计算 求解 . 采 用标 准 一s湍流模 型 , 力 和速度 的耦 合采 用 压
SMP E算 法 。压 力 方 程 的离 散 采 用 标 准 格 式 , 量 I L 动
( ) 05 a . mm轴向间隙 ( ) 07 m b .5 m轴向间隙
方程 、 动能 和耗 散率 输 运 方 程 的 离散 采 用 二 阶迎 风 湍 格 式 。在 迭代 计算 的过程 中 , 过监 测 残 差 判 断 计 算 通 是 否 收敛 , 敛 精 度 为 1 。。为 加 快 收 敛 , 用 欠 松 收 0。 采
1 所示。全流 场计算 模 型如 图 2所示 , 括 叶轮 、 包 蜗
壳 、 后 腔体 及 环 状 体 积 ( 轮 和 前 后 腔 体 通 过 环 状 前 叶 体 积 与蜗 壳 相 连 接 ) 。计 算 中 , 泵 进 出 口做 了 足 够 对
的延 伸 。
果进 行分析 , 出随着轴 向间隙 的增 大 , 得 开式 离心泵
图 2 泵 计 算 模 型 示 意 图
F g 2 T e c l u ai n mo e i . h ac lto d l
21 0 0年 6月
2 2 网格 生成 .
农 机 化 研 究
第 6期
采用 G MBT软件 进 行 网格 划 分 , 后 腔 及 环 状 A I 前
法 , 用 FU N 采 L E T软件 对 轴 向 间 隙 分别 为 0 5, . 5, , . 5和 1 5 m 的开式 离心 泵 进 行 全 流 场 数 值 模 拟 , 算 . 0 7 1 12 .m 计 时 采 用雷 诺 时 均 方程 和 标 准 k— 湍 流 模 型 , 用 SMP E算 法 , 比分 析 泵 内部 静 压 力 和 速 度 , 析 轴 向 间 隙对 应 I L 对 分 开 式 离心 泵 内流 场 、 空化 性 能 、 程 及 效率 的影 响 , 出随 着轴 向 间隙 的增 大 , 扬 得 开式 离 心 泵 的抗 空 化 性 能 、 扬程 和

离心式污水泵内部流场的三维数值模拟

离心式污水泵内部流场的三维数值模拟

1 1 算模型 .计 本文 对在输 送水和 固体颗粒时离 心泵 内部 的两 相 物质 流动的轨迹进行 数值模 拟 , 假设 :( ) 1 流动 为 稳态 、 三维 、 可压 缩 流体 的等 温 流动 ;( ) 不 2 运动 过
e e e t tm ia in d sg e t iu ls wa e pu p r nc o op i z to e in ofc n rf ga e g m . Ke r s:s we a e pu p;l w h r ce itc gr nuom ercditi uto nu e ia i u a in y wo d e r g m fo c a a t rsis; a l ti s rb in; m rc lsm l to
摘 要 : 用 SMP E 算法 、,A 采 I L k- 模 型和 混 合 四 面体 非 结构 网格在 笛卡 尔坐标 系 中对 离心 式 污水 泵 内部 流 场 进行
了数 值 模拟 , 出 了污 水 泵 内 固体颗 粒 的 流动 规 律 以及 固 体 颗 粒 的 分 布 特 征 , 离心 式 污 水 泵 的优 化 设 计提 供 理 得 为 论参考。
1紊 流 模 型 基 本 理 论
P +
P+
f+ RLs+ a p(Fp+ Flt + 。 P P ip t 【
其 中下标 P为 L和 S时分别 代表 液相和 固相 ,。 a 为 相 的体积分数 , 为体 积 力 , 为 应力 张量 , . F f 为 升力 , L 为相 间力 , RL 一口pf v・v/ s 为 R, S 且 l ss ( s )r ,
关键词 : 污水 泵 ; 动规 律 ; 粒 分 布 ; 值 模拟 流 颗 教 中图 分 类号 : TQO 1 5 2 . 文献标 志 码 : A 文 章编 号 : 6 43 2 ( 0 8 0 — 0 70 1 7 — 3 6 2 0 ) 40 6 — 3
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开式离心泵全流场数值模拟
王洋,蒋其松
(江苏大学流体机械工程技术中心,江苏镇江212013)
摘要:介绍了开式叶轮的设计方法,确定了泵的主要设计参数。

详细论述了开式离心泵全流道模型的建立方法,采用FLUENT软件对轴向间隙分别为0.5,0.75,l,1.25和1.5mm的开式离一t5泵进行全流场数值模拟,计算时采用雷诺时均方程和标准☆一s湍流模型,应用SIMPLE算法,对比分析泵内部静压力和速度,分析轴向间隙对开式离心泵内流场、空化性能、扬程及效率的影响,得出随着轴向间隙的增大,开式离心泵的抗空化性能、扬程和效率降低的结论,为开式离心泵的优化设计提供了有价值的参考。

关键词:开式叶轮;离心泵;数值模拟;湍流模型;空化性能
中图分类号:TH311文献标识码:A文章编号:1003—188X(2010)06-0197—040引言2数值模拟
通过CFD技术模拟泵内流动情况来改善泵的设
计,是提高离心泵性能的关键途径之一【l。

5J。

目前,泵
内部流场数值计算大多仅分析叶轮流道和蜗壳流道,
不考虑前后腔及口环间隙处流道。

泵的全流场数值
计算包括了泵的所有流道,更符合实际,能够更准确
预测泵的性能。

本文采用FLUENT软件对不同轴向间
隙的开式离心泵进行了全流场数值计算,并对计算结
果进行分析,得出随着轴向间隙的增大,开式离心泵
的抗空化性能、扬程和效率降低的结论。

1泵参数设计
开式叶轮可采用闭式叶轮设计方法,叶轮外径根
据轴向间隙的情况增大到(1.1—1.25)D:∞J。

泵设计
参数为:流量Q=40m3/h,扬程H=200m,转速n=
2900r/min。

表1是泵的主要几何参数。

表I开式叶轮离心泵主要几何参数
Tab.1Main
parametersofthe
centrifugalpump
with
openimpeller
叶轮进口叶轮出口叶轮出口出口基圆泵出口
直径D0直径D2宽度b2安放角皮叶片数Z直径D3直径.D4/nun/rnm/mm/(。

)/mm/rnm
58370620538050
收稿日期:2009一09—14
基金项目:国家“863计划”项目(2006AAl00211)
作者简介:王洋(1955一)。

男,河北定州人,研究员。

(E—mail)pgwy@ujs.edu.cn。

通讯作者:蒋其松(1984一),男,江苏淮安人,硕士研究生,(E—mail)jqs213.so,de163.COIll。

2.1模型建立
采用PRO/E软件建立离心泵叶轮实体模型,如图1所示。

全流场计算模型如图2所示,包括叶轮、蜗壳、前后腔体及环状体积(叶轮和前后腔体通过环状体积与蜗壳相连接)。

计算中,对泵进出口做了足够的延伸¨1。

・197・
图1叶轮实体模型
Fig.1Impellermodel
图2泵计算模型示意图Fig.2Thecalculation
model
万方数据
2.2网格生成
采用GAMBIT软件进行网格划分,前后腔及环状体积采用六面体网格,蜗壳和叶轮采用适应性很强的混合网格,检查网格质量。

经检查,网格的等角斜率和等尺斜率都小于0.85,网格质量良好。

2.3计算求解
采用标准I|}一占湍流模型,压力和速度的耦合采用SIMPLE算法。

压力方程的离散采用标准格式,动量方程、湍动能和耗散率输运方程的离散采用二阶迎风格式。

在迭代计算的过程中,通过监测残差判断计算是否收敛,收敛精度为10~。

为加快收敛,采用欠松弛因子迭代。

1)进口条件。

假定叶轮进口前速度凹i。

在轴向均匀分布,其大小为流量与进口面积之比。

进口湍流强度,和水力直径Dh旧1为
jf,=o・16בuDJt,’。

178(1)
LDh=4A/z
式中口一液体的动力粘度,20。

(2的水运u=1.007X10—6m2/s;
A一过流断面面积(1112);
Z一湿周周长(m)。

2)出口条件。

计算前出口压力未知,采用自由出流边界条件。

3)固壁条件。

在固壁处采用无滑移边界条件,在
近壁区采用标准壁面函数。

3计算结果及分析
1)图3为不同轴向间隙时叶轮的静压力云图。

由图3可以看出:叶轮进口到出口压力呈上升趋势;
工作面上的压力大于相应位置背面上的压力;叶片进
口处有明显的低压区存在,且背面上的最低压力低于
工作面上的最低压力,此处是叶轮易发生空化的部
位;随着间隙的增大,泵内部压力减小。

轴向间隙越
大,叶片进口处背面越容易发生空化。

2)图4是轴向间隙分别为0.5mm和1.5mm时
叶轮进口相对速度矢量图。

由图4可以看出:随着轴
向间隙的增大,叶轮进口处有明显的冲击,叶轮内部
液体对叶片壁面的冲击变得严重。

3)泵内静压力图及绝缘速度图如图5所示。


图5可以看出:叶轮进口到出口速度呈上升趋势,压
水室内速度基本相同,泵进口到出口压力不断上升,
泵内的压力随轴向间隙的增大呈线性下降。

轴向间
隙小的蜗壳将更多的动能转化成压力能。

・198・
图3叶轮静压力图
Fig.3Thepressureinimpeller
图4叶轮进口相对速度矢量图Fig.4
Relativevelocityintheinletof
impeller万方数据
图5泵内静压力图及绝对速厦图
Fig.5Staticpressureandabsolutevelocityinpump
4)图6为轴向间隙处的相对速度矢量图。

由图
6可以看出:随着轴向间隙的增大,泄露量增大,泵内
部随叶轮旋转的循环流量增大,导致泵内水力损失增
加。

图6中(a1)、(a2)、(a3)、(b1)、(b2)、(b3)为轴
向间隙为0.5mm和1.5mm时相同位置局部放大图。

图6叶轮内相对速度图
・199・
万方数据
万方数据。

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