基于多種湍流模型的離心泵的性能預(yù)測(cè)與試驗(yàn)比對(duì).pdf

1、離心泵是眾多水力機(jī)械中非常重要的一種,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、煤礦、船舶、國(guó)防等領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用,也正因?yàn)槿绱?離心泵水力性能的改善有著重要的意義。離心泵的設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法主要是基于試驗(yàn)優(yōu)化法、速度系數(shù)設(shè)計(jì)法和CFD設(shè)計(jì)優(yōu)化法等,時(shí)至今日,運(yùn)用CFD數(shù)值技術(shù)來指導(dǎo)離心泵的設(shè)計(jì)、優(yōu)化已經(jīng)成為主流,CFD設(shè)計(jì)優(yōu)化法不但精度高而且可以有效的縮短設(shè)計(jì)優(yōu)化周期,然而數(shù)值計(jì)算過程是基于控制方程和不同的湍流模型進(jìn)行的,但不同的流場(chǎng)和仿真模擬對(duì)象,所適用的

2、湍流模型是不完全相同的,不同的湍流模型會(huì)對(duì)計(jì)算收斂性、計(jì)算精度等方面產(chǎn)生不同程度的影響,因此,尋求相對(duì)比較合適的湍流模型具有十分重要的理論意義和工程價(jià)值。本文以某型號(hào)離心泵為研究對(duì)象,借助ANSYS軟件中的CFX模塊,模擬了離心泵在5個(gè)工況下,不同標(biāo)準(zhǔn)k-ε、BSL(k-ω)、SST(k-ω)、SSG(Reynolds Stress)等湍流模型下離心泵的內(nèi)流場(chǎng)的流動(dòng)情況,得到了離心泵葉輪葉片的靜壓力分布、速度分布等相關(guān)云圖,對(duì)數(shù)值模擬數(shù)

3、據(jù)進(jìn)行了記錄、整理等工作,然后將流場(chǎng)模擬結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,進(jìn)行數(shù)值誤差分析,找出相對(duì)最優(yōu)的湍流模型,為以后離心泵進(jìn)行數(shù)值模型時(shí),湍流模型選擇做出了經(jīng)驗(yàn)積累,同時(shí)為該離心泵相關(guān)方面的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作提供了理論參考。
　　本文所進(jìn)行的相關(guān)具體工作內(nèi)容如下:
　　1、通過葉輪葉片、導(dǎo)葉、裝配圖等,基于 UG建立離心泵的三維模型,主要部件包括:進(jìn)水管、葉輪葉片、固定葉片等,然后導(dǎo)入ICEM中,進(jìn)行相關(guān)部件的網(wǎng)格劃分。
　

4、　2、在CFX-pre模塊中設(shè)置邊界條件,并導(dǎo)入CFX-post進(jìn)行流場(chǎng)仿真模擬計(jì)算,可以得到所選擇的四種湍流模型,在5個(gè)不同工況點(diǎn)下的三維流場(chǎng)計(jì)算結(jié)結(jié)果。
　　3、5個(gè)不同工況下,基于4種不同湍流模型時(shí)的流場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果輸出,然后與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),找出相對(duì)最優(yōu)的湍流模型,然后列出大小流量不同時(shí)5個(gè)工況點(diǎn)(包括設(shè)計(jì)工況在內(nèi))下的離心泵內(nèi)部流場(chǎng)壓力分布、速度分布,為流場(chǎng)模擬計(jì)算時(shí)如何進(jìn)行湍流模型的選擇積累經(jīng)驗(yàn),同時(shí)為一步離心泵