航空增压离心泵内流场性能数值研究

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1、第30卷第5期计算机仿真2013年5月文章编号：1006—9348(2013)05一0040一06航空增压离心泵内流场性能数值研究李华聪，李嘉，符江锋，韩小宝(西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072)摘要：研究航空发动机燃油泵优化设计问题，为了提高高转速、大增压条件下航空燃油增压离心泵的性能，根据内流场性能给出了一种航空增压离心泵的设计方法。首先对离心泵的主要结构参数进行设计，然后建立内流场仿真前所需的控制方程，进而采用UG建立离心泵的三维模型，并采用ICEM软件对离心泵的过流部件进行网格划分；最后通过fluent对所设计的离心泵进行了内流场数值仿真分析。仿

2、真计算数据表明，所设计的增压离心泵性能满足设计指标，可以达到预期设计目标。关键词：航空增压离心泵；仿真；性能研究中图分类号：V228．1文献标识码：BSimulationof3DInnerFlowforResearchofAeroPressurizationCentrifugalPumpLiHua-cong，LiJia，FuJiang-feng，HanXiao-bao(SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)ABSTRACT：Toimprovefuelce

3、ntrifugalpumpperformanceandforthecharacterofthehighspeedandthehighpressure，thispaperdesignedanaeYopressurizationcentrifugalpumpbasedonnumericalsimulationoftheinnerflow．Firstlythemainlyparametersweredesigned，thentheneededcontrolfunctionsweregiven，the3Dmodelwasestab—lishedusingUGandthesri

4、dswereplottedusingICEM．Finally，theinnerflowwasanalysedusingtheFLUENT．ThismethodCananalyzetheinnerflowindetail．Thedataofthesimulationshowthattherequirementsandthede·sireddesigngoalsoftheaeropressurizationcentrifugalpumpareachieved．KEYWORDS：Aempressurizationcentrifugalpump；Simulation；Perf

5、ormanceresearchl引言燃油泵是航空发动机的重要附件。对高性能燃油离心泵进行性能分析，以满足航空发动机进一步发展的要求，是一项重要的研究课题⋯。离心泵具有体积小、重量轻、抗污染能力强、工作可靠性高等优点。在发动机起动时，发动机转速低，普通离心泵出口压力小，难以满足燃油系统对喷油压力的要求口J。因此需要设计一种压力增加范围大流量大的离心泵，在发动机起动阶段燃油能够供给充足的燃油。离心泵几何结构非常复杂，泵内流体受离心力和科氏力的相互作用强烈，使得泵的三维建模和泵内部的流场异常复杂，依靠传统的理论方法和实验方法对其进行研究存在较大困难，因此研究人员对离心泵叶轮

6、以及整泵的内部流场仿真展开了大量的研究工作口j。然而对航空增压离心泵进行高效、可靠的设计方法具体研究不多。为此本文使用传统的速度系数法设计了航空增压离心泵，并利用计算机内部流场仿真技术进行了性能分析，有效提高了航空增压离心泵的设计收稿日期：2012—07—23修回日期：2012—08—11·--——40——-——效率。数值仿真结果表明，所设计的离心泵满足设计要求。2离心泵结构设计2．1离心泵设计采用速度系数法进行离心泵设计，根据大量性能良好泵的统计资料基础上，取合适的经验计算尺寸公式，计算主要结构参数，能够得到满足需求的主要结构参数。计算流体动力学是通过计算机数值计算

7、和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所作的分析。其基本思想为：把原来在时间域及空间域上联系的物理量的场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值HJ。采用速度系数法，方便建立三维模型。对建立的模型进行数值仿真，根据仿真结果求出离心泵主要的性能参数(扬程和效率)，与设计时的性能需求对比，优化结构参数，使用优化后的模型进行数值仿真，再对计算的性能参数结果进行对比，反复进行直到性能满足设计需求。基于计算流体力学下采用速度系数法对