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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。对双吸泵性能影响因素的研究技术中心科研室吴志旺一数值模拟简介一般研究流体流动的方法有理论分析、实验测试和数值模拟三种。数值模拟以其自身的特点和独特的功能 , 与理论分析及实验研究一起 , 相辅相成 , 逐渐成为研究流体流动的重要手段 , 并形成了新的学科计算流体动力学 CFD 。早在 20世纪 50年代 , 一些专家学者就开始尝试采用数值计算的方法来预测叶轮机械中的流动情况 , 近年来得益于计算机技术的高速发展 , CFD 在流体机械数值模拟方面的应用也日渐增多。水泵性能预测与分析是泵产品设计中必不可少的重要环节 , 是验证水泵设计
2、优劣的必要步骤。 对水泵的每一次设计结果均要进行性能预测与分析 , 以确定下一步的设计与优化 , 最终得到符合设计要求的高性能产品。这样可缩短泵新产品的设计周期 , 提高工作效率。二数值模拟结果的准确性数值模拟作为一种流体水力研究手段, 影响其计算结果的因素很多 , 比如三维建模与实物的差别, 划分得到网格质量的好坏设置流场边界条件与实际流场边界条件的吻合度等, 因此有必要对模拟结果的准确性加以判断。本文所用两个模型, 仅是叶轮模型,不同 , 采用相同的吸水室和压水室。本文经过模拟计算得到的性能资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。参数与实际测得的结果相比较,如表 1:
3、表 1模拟结果与实测结果对照性能结果/ h扬程 m效率 %流量 m3产品名称DFSS500-510G( 实测 )345122.571DFSS500-510G( 模拟 )345123.272DFSS500-510 ( 实测 )182629.660DFSS500-510 ( 模拟 )182624.660.5注 : 本文是以试验数据为基础, 进行对比。经过上表 , 能够看出 , 在流量相等的条件下, 实测的扬程和效率与模拟得到的结果吻合性好, 特别是效率相差不超过2%, 证明该模拟结果可信。三网格划分结果双吸泵的过流部件为 : 吸入室、 叶轮、 压水室 , 三部分均采用四面体非结构网格进行网格划分
4、, 网格划分结果和网格质量如图 1, 划分网格数如表 2, 图 2 为模型计算收敛情况 :(a) 吸水室(b)叶轮资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(c) 压水室图 1 网格划分结果和网格质量图 2 计算收敛情况资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。表 2 模型各部分网格数过流部件吸水室叶轮压水室网格数约 88 万约 20 万约 64 万四数值模拟结果4.1 压力云图( a) DFSS500-510G( b)DFSS500-510图 3 整场静压分布从图 3 能够看出 , 从吸水室、 叶轮到压水室 , 压力逐渐由负值变为正值 , 符合能量转换
5、规律。 DFSS500-510G 的高压区集中在压水室扩散段 , 在第 35 断面之间也有少量高压区 , 该区是由于微量流体撞击壁面造成的 ; DFSS500-510 的高压区由第 3 断面一直延伸到压水室出口, 说明流体撞击壁面和产生回流的区域较为严重, 致使 DFSS500-510 压力分布不均 , 其水力损失要比 DFSS500-510G 大,这也是 DFSS500-510 效率低的一个原因。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。( a) DFSS500-510G( b)DFSS500-510图4整场静压分布切片图 4 是以模型的对称中心面做切片得到的静压分布图,
6、 图中DFSS500-510G的压力分布在每个区域都非常均匀, DFSS500-510则不同,由压水室的第1 断面起,压力分布都非常不均匀, 这同样证明了上面的结论。( a) DFSS500-510G( b)DFSS500-510图 5 叶轮静压分布图 5 为两模型的叶轮静压分布 , 两模型由叶轮进口到出口压力逐渐增大 , 在叶轮轮缘处分布少量高压区 , 叶轮进口背面附近的压力最小 , 并呈现负压 , 这与泵易发生气蚀的部位相吻合。4.2 流线和矢量分布资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。( a) DFSS500-510G( b)DFSS500-510( c) DFS
7、S500-510G( d)DFSS500-510图 6 叶轮和压水室流线图 6 为两模型叶轮与压水室流线情况。DFSS500-510G 的叶轮流线由进口到出口过渡顺滑, 没有发生乱流现象, 而 DFSS500-510在叶轮出口区域, 流线并不与后盖板面相平行, 而是发生了偏离,即叶轮区域发生乱流现象; 叶轮处的流线情况直接影响压水室的流线情况 , DFSS500-510G 压水室由第1 断面到出口 , 除有少量流线资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。与壁面不平行外, 过渡顺滑 , 而 DFSS500-510 压水室由于受到叶轮的影响 , 由第3 断面起 , 流线出现交
8、叉和乱流现象。由于叶轮和压水室相互作用, 压水室的乱流将会进一步加剧叶轮区域的流动情况, 这也是能量损失的一个原因。( a) DFSS500-510G( b)DFSS500-510图 7 压水室隔舌处的矢量本文双吸泵的压水室采用蜗壳形式, 则隔舌区域的流动情况对效率的影响较大。图7 为两模型压水室隔舌处的速度矢量, 从图中能够看出, DFSS500-510G中的液体无论流向第1 断面还是扩散段 , 流 动 非 常 顺 畅 , 没 有 出 现 对 隔 舌 的 冲 击 和 漩 涡 , 而DFSS500-510 的矢量非常乱 , 不但对隔舌有冲击, 而且产生了漩涡。上述现象发生的原因是由于叶轮与涡室两者结合处液体过渡不良造成的 , 由于本文的涡室是相同的 , 因此 DFSS500-510G 的叶轮设计符合流动规律 , DFSS500-510 的叶轮设计不符合流动规律 ,这是 DFSS500-510 的效率低于DFSS500-510G 的主要原因。