CFD软件数值模拟分析(中联智泵)

CFD软件数值模拟分析

　　为了观察GS型节能型高效中开泵内部流道流体的流动情况和预测其性能，对其进行数值仿真计算。数值计算采用CFD软件Ansys-Fluent，其后处理程序能得出的进出口压力、扭矩以及压力云图及流线图、速度矢量图等结果，依此对泵进行性能预测，以及观察流体在泵流道内部的流动情况。

　　数值计算过程：三维造型—网格划分—数值计算—后处理，

　　1、三维造型与网格划分

　　1.1、三维造型

　　本次数值计算采用的三维造型软件为UG 8.0，图1.1为三维造型图，图中泵流道连接顺畅、光滑。

图1.1 三维流道造型图

　　1.2、网格划分

　　数值计算的载体为网格单元，网格质量的好坏直接影响数值计算结果的精度，本次数值计算采用的网格划分软件为Ansys-ICEM。在网格划分过程中需对边界进行名称定义，其边界包括进出口、壁面、交界面。网格划分完成，网格统计的数量为3417543，图1.2为网格划分图。

图1.2 网格划分图

　　2、计算模型设置

　　数值计算的参数设置：

　　计算方法：稳态。

　　求解方法：SIMPLE算法。

　　计算模型：标准κ～ε湍流模型。

　　边界条件：进口采用速度边界,出口边界设置为自由出流(outflow)，叶轮前后盖板、叶片、压水室、吸入室壁面都设置为壁面边界条件(wall)。

　　交界面：两对(叶轮与进水段，叶轮与出水段)。

　　参数设置完成后，对其进行迭代计算，图2.1为迭代计算图。

　　图2.1 迭代图

　　3、流场分布

　　3.1、速度矢量图

　　图3.1为泵吸入室、压水室、叶轮、叶片上流体的速度矢量分布图，从图中可以看出，流体进入吸入室后，速度变化不大，但进入叶轮后，由于叶轮旋转产生的离心力使叶片对流体做功，流体的速度从叶片进口到出口不断增大，在压水室中，由于断面的不断增大和壁面对流体的作用，速度从隔舌到出口逐渐减少，速度分布符合泵的运行规律。

　　图3.1 速度矢量图

　　3.2、压力分布图

　　图3.2为泵叶轮叶片与压水室的压力分布图，图中叶轮叶片上的压力从进口到出口呈梯形增大，叶片背面压力明显少于工作面压力值，压水室的隔舍处压力值明显少于其它位置的压力值，这些符合伯努利方程和泵的内部压力分布规律。

　　3.3、流线图

　　水泵的流线图能够放映泵内流体流动是否流畅、顺滑，泵内是否存在漩涡以及滞留区域，从图3.3中看，泵内流体流动顺畅，不存在大面积的漩涡及滞留区域。

　　图3.3 流线图