基于fine的离心泵叶轮水力性能数值模拟与试验对比_尚勇_刘小兵_曾永忠

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1、第40卷第3期水力发电20201414年年33月月基于FINE的离心泵叶轮水力性能数值模拟与试验对比尚勇，刘小兵，曾永忠（西华大学能源与环境学院，四川成都610039）摘要：应用NUMECA公司的FINE软件，采用Navier-Stokes方程组和Spalart-Allmaras湍流模型，对两种离心泵内部流动进行数值计算，得到叶轮内流场在3种不同工况下的流动分布。结果表明：增加叶轮叶片能有效的改善液流的流动稳定性，对提高整个泵的高效区范围和扬程有显著作用。数值模拟可以准确的对离心泵内部的复杂三维流动与水力性能进行有效预测。关键词：叶轮；FINE软件；离心泵；数值计算；水力性能Numerica

2、lSimulationandExperimentalComparisononHydraulicPerformanceofCentrifugalPump'sImpellerBasedonFINESHANGYong,LIUXiaobing,ZENGYongzhong（SchoolofEnergyandEnvironment,XihuaUniversity,Chengdu610039,Sichuan,China）Abstract:BasedonFINEsoftwaredevelopedbyNUMECACompany,theNavier-StokesequationsandSpalart-Allma

3、rasturbulentmodelareusedtonumericallycalculatetheinternalflowoftwocentrifugalpumps.Thedistributionsofinnerflowfieldareobtainedunderthreedifferentoperationconditions.Theanalysesshowthattheincreaseofthenumberofimpeller'sbladescaneffectivelyimprovetheflowstabilityoffluidandthehighefficiencyzonerangean

4、dliftofpumpcanbegreatlyenhanced.Comparedwithtestresults,itisobviousthatthisnumericalsimulationcanaccuratelypredicatethecomplicatedthree-dimensionalflowandthehydraulicperformanceofcentrifugalpumps.KeyWords:impeller;FINEsoftware;centrifugalpump;numericalcalculation;hydraulicperformance中图分类号：TP391.9文献

5、标识码：A文章编号：0559－9342（2014）03－0050－05有空间导叶的离心泵内部流动受到边界条件、1几何模型及计算方法转速、叶片扭曲度等因素的影响，在运行工况和边界条件发生变化时，会出现旋转失速、流动分离、1.1几何模型及网格划分湍流、空化等设计工况所没有的现象[1-4]，这些复杂几何模型为有空间导叶的离心泵A和B。叶轮的流动现象对泵的允许运行范围和内部流动分布产的基本参数为：叶轮外径D2A=D2B=480mm，出口宽生了重要影响，用户和研发人员对此非常关注。通度b=b=45mm，设计流量均为Q=1081.8m3/h，2A2Bopt常试验的方法很难观察和研究其内部流动特性，随着计

6、算机技术的迅猛发展和存储能力的飞速提高，收稿日期：2013-08-27运用数值模拟方法研究泵的内部流动特性日益普基金项目：国家自然科学基金（51279172）；西华大学研究生创新及[5-12]。基金（YCJJ201387）；西华大学流体机械重点实验室开放基金本文在0.8Qopt、Qopt、1.2Qopt工况下，对叶（SZJJ2013-009）；省部共建流体及动力机械重点实验室学术成果培育轮叶片数分别为5和7的离心泵A和B的内部三维项目（西华大学）（SB2DPY-11-3）流道进行数值计算，探索叶轮内流场流动规律，并作者简介：尚勇（1987—），男，四川自贡人，硕士研究生，研将数值模拟与试验结

7、果对比。究方向为流体机械数字化设计与数值模拟.50WaterPowerVol．40No．3第40卷第3期尚勇，等：基于FINE的离心泵叶轮水力性能数值模拟与试验对比水力发电额定转速nA=nB=1480r/min，设计扬程HA=55m,HB=鄣ρ鄣ρρρ=G1ρρνρ+ρνuiν+60m。根据三维造型软件UG，建立计算模型。模鄣t鄣xiσρν（3）型计算域由进水管、叶轮、空间导叶和出水管4部鄣ρ鄣ρν鄣ρν2ρ