基于CFD的离心泵内部三维流动数值模拟和性能预测.pdf

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1、14FLUIDMACHINERYVo1．40，No．6，2012文章编号：1005—0329(2012)06—0014—05基于CFD的离心泵内部三维流动数值模拟和性能预测王志坚-一。佟亮。李璐璐，郑建设(1．沈阳航空航天大学，辽宁沈阳110136；2．中国科学院金属研究所，辽宁沈阳110016；3．海城三鱼泵业有限公司，辽宁海城114216)摘要：基于N—S时均方程，利用标准k—s湍流模型，采用FLUENT软件中的多重参考坐标系(MRF)和SIMPLE算法，对40BZ6型离心水泵叶轮和涡壳流动区域进行了全三维粘性流动数值模拟，模拟分析了离心泵内流动速度和压力的

2、分布规律。将模拟得到的离心泵扬程、轴功率及效率与流量关系与实验数据进行对比，预测性能与实验性能吻合，为泵的优化设计提供理论基础。关键词：离心泵；数值模拟；多重参考坐标系；性能预测中图分类号：TH3文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2012．06．004NumericalSimulationofThree·dimensionalFlowinCentrifugalPumpandPerformancePredictionBasedonCFDWANGZhi—jian一，TONGLiang，LILu—lu，ZHENGJian．she(

3、1．ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136China；2．InstituteofMetalResearch，ChineseAcademyScienses，Shenyang110016China；3．HaiehengSuprasunyPumpCo．，Ltd．，Haieheng114216，China)Abstract：Itwassimulatedthefullthree-dimensionalviscousflowoftheimpellerandvoluteflowfieldsofthe40BZ6centrifugal

4、waterpumpbasedonaverageN—Sequationsandstandardk-eturbulentmodel，usingthemulti—referenceframe(MRF)ofFLU—ENTsoftwareandSIMPLEalgorithm．Thesimulationresultsshowsthedistributionlawsofflowvelocityandpressureincentfifu—galpump．Theanalogueresults，whichshowtherelationshipbetweenthelift，shaft

5、power，efficiencyandflow，arecomparedwithexperimentalones，anditshowsthatthepredictedperformancecoincideswiththeexperimentalonewel1．Thesimulationprovidestheoreticalbasisfortheoptimizingdesign．Keywords：centrifugalpump；numericalsimulation；multi—referenceframe(MRF)；performanceprediction1前言

6、免泵在偏工况下运行具有重要意义。随着计算机技术的快速发展，计算机的数值随着能源的日益紧张，能源的有效利用及可模拟技术已经成为研究离心泵内部流场的主要方持续发展已成为世界各国重视的关键问题。我国法之一。离心泵内部流道结构复杂，流体通过旋每年各种泵的耗电量约占全国总耗电量的2O．转区域和固定区域，流动属于三维、粘性、非定常9％，其中离心泵的应用量大面广⋯，因此研究离的极其复杂的流动形式J，利用流体计算动力学心泵内部复杂的流动，对离心泵主要结构零部件(CFD)分析离心泵内的流体流动，因其设计时间进行优化设计，对于提高离心泵的性能和效率、避短、费用低、观察直接以及能够弥

7、补传统设计方法收稿日期：2011—10—282012年第40卷第6期流体机械17图6是总压分布云图。总压为静压和动压之10m／h几种工况下的扬程、轴功率和效率。图7●簟■曩—●■和，更好的反应流体运动的物质本质。从图中可～9分别为试验和模拟得到的流量一扬程、流以看出，总压和静压的压力形状分布基本一致。量一轴功率及流量一效率对比曲线，可以看出试最高的在总压出现在隔舌处，总压分布也呈现梯验性能曲线与模拟性能曲线存在一定偏差。在建形分布，但分布范围比较小，压力值的梯度变化不立离心泵的流体模型时，未考虑叶轮前后盖板与大，基本符合离心泵的设计要求。蜗壳之间的缝隙区域，在实

8、际运转时会伴随着容积损失