轴流泵全流道数值模拟前处理过程分析

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1、第22卷第3期浙江水利水电专科学校学报Vol.22No.32010年9月J.ZhejiangWat.Cons&Hydr.CollegeSep.2010轴流泵全流道数值模拟前处理过程分析施高萍(浙江水利水电专科学校,浙江杭州310018)摘要:根据轴流泵叶轮叶片和导叶体叶片的木模图,利用Pro/engineering软件的三维造型功能,采用由点到线、线到面、面再到体的方法对轴流泵叶片进行三维造型,进而完成轴流泵全流道的造型.采用CFD前处理器Gambit软件对全流道进行了网格划分,并在前处理软件中

2、进行了边界条件的划定,从而完成了轴流泵内部湍流场数值模拟的前处理过程,为后期的CFD计算和性能预测提供了条件.关键词:轴流泵;叶轮;导叶体中图分类号:TV547文献标志码:A文章编号:1008-536X(2010)03-0038-04AnalysisonNumericalSimulationPre-processingofAxial-flowPumpSHIGao-ping(ZhejiangWaterConservancyandHydropowerCollege,hangzhou310018,Ch

3、ina)Abstract:Basedonthewoodenpatternsoftheaxial-flowpump,amethodwasproposedtoestablishthe3Dmodelingofblades,bymeansofPro/Engineeringsoftwaretodrawlinesfrompoints,facesfromlinesandbodiesfromfaces.Thehydraulicsprofessionalpre-processingsoftwareGambitis

4、usedtocarryonthegriddivision,withboundaryconditionsestablished.Thecompletionofthenumericalsimulationpre-processingofaxialflowfieldmakesthefoundationofthefutureCFDcalculationandcapabilityforecast.Keywords:axial-flowpump;impeller;guidevane技术的发展,使用Compu

5、tationalFluidDynamics(CFD)0引言技术成为分析轴流泵内部流动的一种有效手段.为轴流泵由于扬程低、流量大,在浙江省大中型明确轴流泵内部湍流场分布情况,需要对轴流泵进泵站中被广泛使用.按单座泵站统计,浙江省5座行数值模拟,数值模拟过程及所需要采用的软件见[2-3]大型泵站,45座中型泵站中,轴流泵数量占水泵总图1.本文主要阐述在数值计算之前所需要做数的2/3左右,以立式半调节为主,型号为ZLB,出的工作,即全流道的三维造型及网格划分两部分内[1]水口直径主要为700mm、90

6、0mm.2009年浙江省容.启动了大中型泵站更新改造工作,故对轴流泵内部流动的分析与研究就显得尤为重要.轴流泵内部的真实流动非常复杂,在绝大多数情况下,它是三维非定常湍流,常伴有分离、二次流、汽蚀和叶尖泄露等流动现象.由于实验装置和设备的限制,利用传统的实验方法不能很好掌握轴图1数值模拟过程流泵内部的流动的真实情况.近年来,随着计算机收稿日期:2010-07-011轴流泵全流道三维造型基金项目:2009年度浙江省水利厅科研基金资助项目三维实体模型是水力设计和轴流泵CFD之间(RB0919);20

7、10年度浙江省水利厅科研基金资助项目(RC1022,RC1024);2010年度浙江水利水电专科学校科研基金资助项目(XKY的桥梁,一方面体现水力设计的结果,另一方面也-201010)是CFD研究的基础.轴流泵叶片表面一般是扭曲作者简介:施高萍(1978-),女,浙江缙云人,硕士,讲师.主要从事CAD/CAM/CAE及工程力学方面的教学与研究.的,叶片的形状几乎决定了整个轴流泵的水力性第3期施高萍:轴流泵全流道数值模拟前处理过程分析39能.因此,三维实体造型必须严格依据水力设计的结果得到,尤其是

8、叶片造型,否则的话,数值模拟得到的结果就很难具有说服力.本文所研究的轴流泵模型是900ZLB-85,该轴流泵的基本参数为:叶轮直径:850mm,叶片数:43片,导叶数:7片.泵的设计点流量Q=2m/s,扬程H=5.4m,转速n=485r/min.1.1叶轮的三维造型1.1.1叶轮轮毂体造型叶轮轮毂体一般是轴对称的回转体,从特征造型的角度来看,属于隆起特征中的旋转特征.旋转特征是由特征截面绕截面旋转中心线旋转一定的角度而生成的一类特征.该部分建模的关键是特征截面绘制.为保证造型的准确性,绘制截面时