CFD径向流式离心泵叶轮性能预测.doc

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1、机械科学与技术学报23（2009）1620〜1627机械科学技术www.springerlink.com/content/1738-494xDOI10.1007/s12206-008-1106-1基于CFD径向流式离心泵叶轮的性能预测作者：SuthepKaewnai,ManuspongChamaootandSomchaiWongwises流体力学，热工和多相流研究实验室。（未来），机械系工程，KingMongkut大学，Bangmod(地名），曼谷10140，泰国（收稿时间，2006年8月31日，2008年4月20日修订;接受，

2、2008年11月17日）---------------------------------------------------------------------------------------------摘要这项工作的主要目标是使用计算流体动力学（CFD）技术，分析和预测离心泵叶轮径向流型的性能。分析了叶轮在以下设计条件：流量528m3/h;速度为1450转，扬程20米。或特定的速度3033L/min（NS）美单位。第一阶段涉及设计叶轮的域的网格生成和细化。第二识别网设备齐全模块的初始和边界条件的阶段。在最后阶段，不同的计

3、算结果和叶轮的性能影响因素的分析。结果表明，叶轮在接近设计点的19.8米总水头上升。叶轮的损失系数为0.015在0.6

4、三维Navier-Stokes方程的程序或CFD软件提前预测叶轮性能。然而，无论是预测和设计不能轻松完成，在没有足够的信息和经验条件下。如果CFD结果不同于设计值，是可以在投入实际生产前重新设计叶轮。多年来，不少人已研究了CFD在计算流体力学和涡轮机的应用[1-8]。然而，有少数应用CFD研究涉及预测径向流式叶轮的。到目前为止，已经只有两个作品[9][10]，在处理这一问题。[9]分析了约30个泵叶轮在特定速度12至160（公制单位）之间的应用商用三维Navier-Stokes程序的标准方案k-ε湍流模型。扬程和效率得到软件和测

5、量的比较。一套相当严格的CFD计算规则为了减少网格和计算参数对结果的影响。[10]进行了在特定的速度32（公制单位）和外叶轮半径为204.2毫米，使用CFX的代码，离心泵叶轮和蜗壳的三维CFD模拟。提出了一个三维流叶轮与结构网格模拟。在不同网格质量和各种湍流模型的基础上，进行灵敏度分析。最终合适的叶轮模型用于三维非定常流模拟叶轮，蜗壳部分阶段。几个叶轮叶片和蜗舌相对位置进行流动模拟。虽然有些信息是目前可预测在径向流式叶轮的CFD应用，仍然有进一步的研究空间。在本研究中，主要关注的是-预测理论的扬程，在任何体积流量或理论扬程系数-

6、预测总水头上升，在任何体积流量或总扬程系数叶轮-预测损失，在任何体积流量叶轮或叶轮损失系数-确定叶轮总水头上升的湍流模型的影响-检查平方厘米分布影响的损失（流量-扬程曲线不稳定）混合均匀-实验的方法来验证CFD结果2。叶轮设计过程通常情况下，设计的叶轮有两种方法：直接法和逆方法。在本研究中，是使用直接的方法。图1显示确定流量Q扬程H与转速，N与规格的叶轮的叶轮设计过程。Fig.1.Designprocessofimpeller.图1。叶轮的设计过程。3。在本研究中的数学模型的基本方程在商用CFD软件CFX5.5。为三维不可压缩非

7、定常流，旋转坐标系中的连续性方程和动量方程如下：连续性方程动量方程4。高性能计算中的参数在分析叶轮的CFD代码，速度和压力控制表面上的上游和下游侧的叶轮可以集成如下：叶轮的静压上升系数总水头上升系数Fig.2.3Dvisualizationofimpeller图2。可视化的三维叶轮Fig.3.Meshonsimulationdomain.图3。网格在模拟域。理论扬程系数叶轮的水力损失或损失系数叶轮的水力效率5。叶轮流量分析基于这些设计细节：流量528m3/h;速度为1450转，扬程20米。或特定的速度3033L/min（NS）美

8、单位。叶轮的尺寸计算如下：叶轮直径300毫米;出口宽度42毫米，叶片叶轮总数7，出口角度24.5°;叶轮如图。2。首先分析网格生成和域的细化。这个网有一个六面体的形状，如图。3。分析参数如表1所示。Table1.Simulation.表1。模拟（参数）。6。结果