两种不同叶片的离心叶轮的数值模拟

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1、维普资讯http://www.cqvip.com·12·设计与研究2008年第2期总第35卷两种不同叶片的离,b,-l-轮的数值模拟万映娟，严敬，王桃，阚能琪(西华大学，四川成都610039)摘要：基于N—s方程和雷诺平均法的RNGk一￡湍流模型，采用压强连接的隐式修正SIMPLIEC算法，对两个有相同设计工况但叶片类型不同的单级双吸离心泵进行了数值模拟，获得了叶轮内流场的速度、压力分布，捕捉到了一些重要的流动现象。并对数值计算结果进行了深入的分析研究，揭示了两种不同叶片叶轮内的流动规律，为认识两种叶片的不同的流动特征提供了参考信息。关丝诃

2、：离心叶轮；CFD；三维紊流中圈分类号：TBll5文献标识码：A文章编号：1006—0316(2008)02—0012—03Numericalsimulationoncentrifugalimpellerswithtwotypesofblades，ANYing-juan，YANJing，WANGTao，KANNeng—qi(XihuaUniversity，Chengdu610o39，China)Abstract：BasedonN—SequationandRNGk-eturbulentflowmodel，applyingCFDsoftware

3、FLUENT6．2，authorsofpapersimulatestheflowfieldsinsidethecentrifugalimpellers．Wealsoanalyzedthevelocitydistributionsandpressuredistributionswithinthecentrifugalimpellersaccordingtotheresults．Agoodagreementwasshowedbetweenthesimulationresul~andthetheoreticalresul~．Keywords：ce

4、ntrifugalimpellers；CFD；3Dturbulentflow近年来，用CFD对离心泵叶轮内流场计算已成其中：为流体密度；分别代表各坐标分量；为优化设计结果的重要工具。本文以两个相同设计为平均相对速度分量，v，w；S为动量守恒方程—7—7工况但不同几何参数的单级双吸离心泵为例，利用广义源项分量的，Sv，S；=一，实商业CFD软件FLUENT6．2对叶轮内流场进行了数际对应6个不同的Reynolds应力项，即3个正应力值模拟计算．得到了叶轮内内流场速度、压力分布，和3个切应力。并捕捉到了一些重要的流动现象，揭示了不同类型叶片对离

5、心泵叶轮内部流动规律的影响，并对数值2设计泵的工况参数计算结果进行了分析。一单级双吸离心泵在设计点的运行参数如表11基本控制方程所示。表1泵的设计点运行参数：0(1)d叶轮的主要几何参数为：O(pu,uj)Do173real，bE=25real，R2=180n'Lrn，=～3+塑x，3xi，‘28．43。z=6。收稿日期：2007—09—11作者简介：万映娟(1982一)，女，湖南湘潭人，硕士，研究方向为流体机械内部流动及CFD分析。维普资讯http://www.cqvip.com2008年第2期总第35卷设计与研究·13·我们为同一叶轮设

6、计了两种不同的叶片，两种柱形叶片入口边与大部分流线相交处，叶片安放角叶片仅在入口部分有所区别。模型1为传统的圆柱是自然形成的，因而冲角不能控制与调整，叶片进形叶片的叶轮，模型2为复合圆柱形叶片(进口部口边上各点在设计流量下冲角往往过大，且在前盖分扭曲，出El部分圆柱形)的叶轮，叶片特征见文板处达到最大值。这时叶片入口脱流并在叶片背面献2。形成漩涡很难避免。本模拟中，模型2使用的扭曲叶片绘形原则见文献2，这种叶片进口边上安放角3网格的划分是根据设计点来流方向确定的，各点处冲角由设计人员给定。模拟结果表明，这种叶片入口的确能有用UG生成三维实体

7、模型，导入fluent的前处效地避免脱流和漩涡出现，从而降低了叶轮入口冲理器gambit中进行网格划分。因为离心泵叶轮是一击损失。种结构、形状非常复杂的零件，所以两个模型均采用对具有复杂边界模型适用性强的非结构化网格。4坐标系的设定和边界条件的确定摩4．1设置RMF运动坐标系图模型稳态下，叶轮以恒定的角速度旋转，建立与叶轮同步旋转的旋转直角坐标系(X，Y，z)，将直角坐标系固定在叶轮上。模拟中两模型均绕X轴以恒藿定角速度旋转。图2模型2前盖板相对速度矢量图4·2边界条件的确定5．2压力分布(1)进口边界条件：使用速度进口(inlet—两种模

8、型叶片及后盖板的压力分布图如图3～velocity)边界。进El速度值由泵的流量确定。泵入图6所示。口湍流值取按水力直径大小和湍流强度给定(5％o从图3～图6可看出，两模型叶轮内