离心泵的数值研究性能预测 翻译.docx

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1、离心泵的数值研究性能预测摘要：离心泵性能预测是目前主要基于数值计算和研究的，大部分只集中于一种模式。因此，研究结果不具代表性。若要使数值计算方法和性能预测离心泵得到改善，表现在设计流量和离心泵模型设计流量及关闭，其具体速度是不同的，通过使用商业软件F1UENT模拟。在F1UENT中选择标准k-湍流模型和SIMP1EC算法。仿真是稳定和移动参考构架，应考虑叶轮，蜗壳相互作用。此外，对于如何处理与叶轮和蜗壳的差距，提出了网格数量和效果进行了审议。对离心泵性能预测模型，建立了根据模拟结果.对头部和不同流量的6种型号的效率进行了预测并且实验结果和预测结果进行了详细的比较。比较结果表明，头部的预测精度和

2、效率均小于5%以上。该流程的分析表明，流量变化具有的位置和背后的叶轮叶片进口和进口的速度方向低压区面积的重要作用。这项研究表明，采用F1UENT软件模拟结果预测离心泵性能是可行的和准确的。该方法可应用于工程实践。关键词：离心泵，性能预测，数值研究1、介绍泵的性能由内流的特征,特性和内流分析决定以提高泵的性能无疑是最好的方法。因此,为了准确预测水泵的理论性能，在泵流场必须精确得到，过去几年，随着计算机技术和计算（CFD）的流体动力学，数值模拟的快速发展，如理论分析和实验研究及研究流场在国内外泵和泵的性能预测上，己成为一个重要工具。不稳定模拟一低比高速离心泵工作由圣何塞等人基于F1UENT的动态特

3、性预测做成，叶轮和蜗壳，泵的性能的研究是通过实验数据验证。BYSKOV等人运用商业代码精细/涡轮，由粒子图像测速（P1V）和实测数据激光多普勒测速仪（1DV）做了在设计大型离心泵涡模拟流程率和关闭设计流量预测泵特色，并与预测结果吻合良好。在中国，赵等人使用移动参考框架，做了耦合叶轮，蜗壳模拟在离心式水泵流量的预测性能，FUENT,陈等人，模拟了一个单一的非定常流道泵，以上结果都与带泵试验数据相一致。前面提到通过数值模拟预测方法的离心式水泵的业绩成就，是相当令人鼓舞的，这些方法越来越广泛地应用在泵水力设计。然而，大多数研究只关心一种泵，前人研究的预测模型没有任何特色。更关键的问题是如何处理与叶轮

4、和蜗壳的差距，以及如何考虑电网数效应。所以，以前的研究结果不具有代表性和普遍性。我们本文的目标是详细评估数值精度的预测方法。因此，6个典型的离心泵作为研究模型，并选择了F1UENT软件用来设计小和大流量水泵的模拟条件。F1UENT软件选择了k-湍流模型和SIMP1EC算法标准，仿真是稳定并且移动参考框架是用来考虑转子定子的互动。依法取得模拟头该模型的效率曲线，并进行了对比实验数据。此外，流场也进行了分析。2、研究模型及其预测算法该模型的具体速度由34至260不等，实验和几何参数以及设计流量列于表。叶轮的三维模型，蜗壳和吸力由专业软件Pr。/E制作及叶轮和蜗壳之间被追加到差距叶轮（如图所示。I）

5、。叶轮和蜗壳进口适当延长以减少出口在内部流动的边界条件的影响。开局时，F1UENT软件的预处理器，是用于生成网格模型和网格质量检查。由于该泵的几何尺寸是非常更杂的，采用“EquiAng1e倾斜”和“EquiSize斜交网格产生的“四面体网格均小于0.87,因此电网质量是好的。相对论的网格数考试工作被应用于每个模式。当泵上的网格数量的影响特色小于2%,其效果将被忽略。收敛残差精度为0.000010Tab1e.Experimentandgeometryparametersofresearchmode1sPuny-No.ExpenmentPafameterGeometiyparameterF1ow(

6、m3h1)HeadHtaRotation*edn(r.tnn)Specificspeedn1Efificiencv4%B1adenumberZIne11erdiameterD：mOut1etwidthinmOut1etang1e闪C123.1572.002934.3452.8040.24S0.005034.2224.7551.06290045.9561.8050.2090.004034.0346.1533.312900S6.4479.3050.1680.010033.04280.0029.101450117.8182.50603150.030027.0593.5621.632900170.13

7、84.7560.1400.026034.06400.0012.811450260.5483.8150.24450.058528.0图1、第4号泵的计算区2.1 模型实验研究所有的模型泵在江苏大学进行了测试。实验过程是开放循环的，包括水库开放给空气，吸入阀，一个测试泵，排水管道和一个排放阀。每个模型泵有一个单一的轴向吸力和蜗壳。在循环中，水被抽出，并返回到一个巨大的水库。流速为受放电阀和电磁流量计测量。转速由加信号检测。流量不确定性被发现总是小于0.5%。头和效率的不确定性，一直保持1%和1.5%。实验数据显示于表中。2.2 边界条件入口边界条件：假设进口速度在轴方向一致，其价值等于比流量和入口

8、区：%=(1)其中Q是流量，泵的进口和湍流动能耗散率在进口处的in可以通过以下公式估算：I=Ooo54,(2)3半其中1是湍流尺度和1=0.07Din,CH=O.09。出口边界条件：“流出”的实施泵出口比重和流速设置为1。墙边界条件：无滑移条件执行在墙面和标准壁面函数应用于邻近地区。2.3 预测算法头H是由下列公式计算：Pg(4)其中嗷嘴是在蜗壳出口总压，引脚是在叶轮进口总压，P为液体密度，g是重力加速度。液压效率nh计算公式为：(5)其中M是叶轮扭矩，3是角速度。容积效率nV计算公式为：公-(6)1+0.683 198 8 7u AWMX二bxpcvncnt”.Prediction1175-

9、IOO105350Jh3UN1eJ(a)子33.7m1,h(b)=46.15rn,h(c)q74m,h图4。第3号泵叶轮中面相对速度分配及其在入口运放的分布(米/秒)参考资料1 MAJIDIK.Numerica1studyofunsteadyf1owinacentrifuga1pumpJj.Journa1ofTurbomachniery,2005,127:363-371.2 JOSEGonza1ez,JOAQUINFemandez,B1ANCOE,eta1.Numerica1simu1ationofthedynamiceffectsduetoimpe11er-vo1uteinteraction

10、inacentrifuga1PUmPJ.TransactionsoftheASME,2002,124:348-354.3 JOSEGonza1ez,SANTO1ARIAC.Unsteadyf1owstructureandg1oba1variab1esinacentrifuga1pumpJJ.Journa1ofF1uidsEngineering,2006,128:937-946.14 BYSKOVRK,JACOBSENCB,PADERSENN.F1owinacentrifuga1pumpimpe11eratdesignandoff-designconditionsPartII:1argeeddysimu1ationsJ.Journa1ofF1uidsEngineering,2003,125:73-83.15 PADERSENN,1ARSENPS,JACOBSENCB.F1owinacentrifuga1pumpimpe11eratdesignandoff-designcondit