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(jī)械,其內(nèi)部流動(dòng)情況一直是泵設(shè)計(jì)人員十分關(guān)注的問(wèn)題,因?yàn)楸脙?nèi)流動(dòng)的優(yōu)劣直接影響泵的性能.離心泵葉輪的內(nèi)部流動(dòng)是很復(fù)雜的三維紊流流動(dòng),同時(shí)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(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算問(wèn)題之一.早在20世紀(jì)50年代,一些專家學(xué)者就開始嘗試使用數(shù)值計(jì)算方法來(lái)預(yù)測(cè)葉輪中的流動(dòng)情況.但具有完備形態(tài)的內(nèi)流數(shù)值模擬,一般認(rèn)為始于吳仲華教授的S1、S2兩類相對(duì)流面理論后,葉輪機(jī)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(guó)內(nèi)許多學(xué)者已經(jīng)對(duì)離心泵葉輪內(nèi)部三維紊流數(shù)值模擬進(jìn)行了研究,也取得了一些成果,但并不理想,也缺少實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.近年來(lái)得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,計(jì)算流體力學(xué)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(chǎng)數(shù)值模擬上的應(yīng)用也日見增多.通過(guò)CFD方法對(duì)離心泵葉輪內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬,了解液流在葉輪過(guò)流部件中的速度和壓

3、力分布,從而進(jìn)行葉片的選型、設(shè)計(jì)和性能預(yù)測(cè)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(biāo)準(zhǔn)的k—ε雙方程紊流模型,采用商用CFX-TASCflow計(jì)算軟件對(duì)一離心泵葉輪模型進(jìn)行了葉輪內(nèi)部三維紊流數(shù)值模擬,得到了三個(gè)典型工況下、從輪轂到前蓋板每一個(gè)斷面上的速度和壓力分布.通過(guò)與該葉輪內(nèi)流場(chǎng)的激光粒子圖象速度場(chǎng)儀——PIV(Particle Image Velocitymeter)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較,初步分析了離心泵葉輪的汽蝕和能量特性,