基于多流场耦合的水力风机的性能预测.pdf

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1、FLUIDMACHINERYVo1．42，No．8，2014文章编号：1005—0329(2014)08—0026—05基于多流场耦合的水力风机的性能预测白欢欢，顾超华，莫锦涛，郑水英(浙江大学化工机械研究所，浙江杭州310027)摘要：针对水力风机运行过程中同时存在水流场和空气流场，常规的单流场数值计算无法直接确定水力风机的工作点及相应性能的难题，基于Fluent的UDF技术设计了一种多流场弱耦合计算方法。该方法实现了水流场和空气流场进程的同步进行和两者之间的数据交换。最后利用该耦合方法对某型水力风机进行了模拟计算

2、，模拟性能与试验性能具有较好的一致性。该方法的提出为后续水力风机的性能优化奠定了技术基础。关键词：水力风机；数值模拟；流场耦合中图分类号：TH43文献标志码：Bdoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2014．08．006PerformancePredictionofWaterPoweredTurboBlowerBasedOilMultiFieldCouplingBAIHuan—huan，GUChao—hua，MOJin—tao，ZHENGShui—ying(InstituteofChemicalM

3、achinery，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Accordingtotheproblemthattheoperatingconditionandtheperformanceofwaterpoweredturboblowerwithwaterflowfieldandairflowfieldexistingintheprocessofoperationatthesametimecannotbedetermineddirectlybyusingnorma

4、lsingleflowfieldnumericalcalculation，basedonUDFtechnologyofFluent，aweakmuhifieldcouplingmethodwasdesigned．Themethodachievedsynchronizationanddateexchangedbetweenthewaterfieldandairfieldprocesses．Finally，acertaintypeofwa-terpoweredturboblowerwassimulatedbyusingt

5、hecouplingmethod，Theresultsagreewiththeexperimentaldataverywel1．Theproposedmethodlaysatechnologyfoundationforsubsequentperformanceoptimizationofwaterpoweredturboblower．Keywords：waterpoweredturboblower；numericalsimulation；couplingflowfield1前言械的设计和性能优化提供了强有力的技术支撑

6、，已被广泛应用于工程中。但对水力风机来水力驱动驱气风机(以下简称水力风机)是说，运行时同时存在水和空气两个流场，这两个流一种便携式用消防水作动力的防爆风机J。这场之间通过扭矩的匹配达到某个稳定工况，因此类产品体积小、重量轻、移动方便、排烟量大、防爆常规的单流场数值计算无法直接确定水力风机的效果好，已经在消防部队排烟作业中广泛应工作点及相应的性能，也就无法正确模拟水轮机用_2l3J。近年来国内外一些工程师和公司致力研的实际运行情况。制生产性能更好的水力风机，例如Eberhardt，Da—本文提出了一种多流场弱耦合计算方

7、法，通过vorinKapich，美国的CoppusPortableVentilation和Fluent的UDF接口编程控制水力风机水流场和空EuramcoSafetyWorldwide公司，中国船舶重工集气流场的计算同步进行，并在每一个时间步的计算团公司704研究所等_4J。结束后，通过数据文件的读写交换两个流场之间的现有的水力风机大多是依据经验或现有产品相关数据，直至两个流场达到完全匹配的稳定状进行设计的，风机性能及风机与水涡轮的匹配未态。该方法能够满足水力风机的性能模拟的要求，必最佳。而计算流体力学的快速发展，为

8、流体机为后续水力风机的性能优化奠定了技术基础。收稿日期：2013—11—19修稿日期：2013—11—262014年第42卷第8期流体机械27对旋转区域进行网格更新，并施加相应的边界条2多流场弱耦合方法件。若采用较高版本的Fluent软件，可以改换滑移网格模型进行处理，以此实现对旋转区域转速本文提出了一种基于FluentUDF接口的多的控制。流