離心泵葉輪內(nèi)部三維紊流數(shù)值模擬研究.pdf

1、離心泵是一種通用水力機械,其內(nèi)部流動情況一直是泵設(shè)計人員十分關(guān)注的問題,因為泵內(nèi)流動的優(yōu)劣直接影響泵的性能.離心泵葉輪的內(nèi)部流動是很復雜的三維紊流流動,同時由于受旋轉(zhuǎn)和葉片表面曲率的影響還拌有脫流、回流及二次流的現(xiàn)象,是流體工程中較難的試驗研究和數(shù)值計算問題之一.早在20世紀50年代,一些專家學者就開始嘗試使用數(shù)值計算方法來預(yù)測葉輪中的流動情況.但具有完備形態(tài)的內(nèi)流數(shù)值模擬,一般認為始于吳仲華教授的S1、S2兩類相對流面理論后,葉輪機械

2、內(nèi)流數(shù)值模擬才得到了迅速發(fā)展<'[14]>.迄今為止,國內(nèi)許多學者已經(jīng)對離心泵葉輪內(nèi)部三維紊流數(shù)值模擬進行了研究,也取得了一些成果,但并不理想,也缺少實驗驗證.近年來得益于計算機技術(shù)的高速發(fā)展,計算流體力學CFD(Computational Fluid Dynamics)發(fā)展很快,許多商用CFD軟件應(yīng)用非常廣泛,在離心泵內(nèi)部流場數(shù)值模擬上的應(yīng)用也日見增多.通過CFD方法對離心泵葉輪內(nèi)部流動進行數(shù)值模擬,了解液流在葉輪過流部件中的速度和壓

3、力分布,從而進行葉片的選型、設(shè)計和性能預(yù)測已成為現(xiàn)代泵技術(shù)的重要方法之一.該文基于N—S方程和標準的k—ε雙方程紊流模型,采用商用CFX-TASCflow計算軟件對一離心泵葉輪模型進行了葉輪內(nèi)部三維紊流數(shù)值模擬,得到了三個典型工況下、從輪轂到前蓋板每一個斷面上的速度和壓力分布.通過與該葉輪內(nèi)流場的激光粒子圖象速度場儀——PIV(Particle Image Velocitymeter)實驗結(jié)果比較,初步分析了離心泵葉輪的汽蝕和能量特性,