离心泵叶轮气蚀模拟
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目 录
关键字：
1. 摘要.............................................................................................................................1
2. 案例描述.....................................................................................................................1
3. 操作步骤.....................................................................................................................2
3.1. 创建工作目录并启动 Fluent............................................................................2
3.2. 导入网格文件...................................................................................................3
3.3. General 一般设置 ..............................................................................................3
3.4. Models 模型设置...............................................................................................5
3.5. Materials 材料设置............................................................................................6
3.6. 混合相定义.......................................................................................................8
3.7. Cell Zone Conditions 设置 ..............................................................................10
3.8. Boundary Conditions 设置 ..............................................................................11
3.9. Solution Methods 求解方法设置 ....................................................................16
3.10. Initialization 初始化 ......................................................................................18
3.11. Run Calculation 运行计算.............................................................................18
3.12. Post-processing 后处理 .................................................................................20
4. 本章小结...................................................................................................................24
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1. 摘要
在分析泵系统的性能时，气蚀出现会显著影响泵的性能。气蚀是由于局部压力
低于当前温度下液体的饱和蒸汽压力，产生的汽化现象。产生气蚀时，管路容易充
满气泡，导致泵的性能曲线下降、能耗上升，还会产生振动和噪音，不仅影响泵的
使用寿命和可靠性，而且对周边产生噪音污染。因此仿真计算可以帮助设计工程师
在产品设计时模拟水泵流量压力变化时的气蚀性能，从而指导工程师通过结构调整
提高水泵的抗气蚀性能。本算例使用 ANSYS Fluent 19.0 软件，对离心泵内部流动进
行仿真，文档内包含详细的网格导入、模型选择、材料物性、边界条件、求解参
数、后处理的设置。通过仿真计算获得泵内流场的形态及气蚀状况。
2. 案例描述
本算例仿真对象为一离心泵，包含五个叶片，以 2160rpm 运作。流体通过进口
管路进入到泵中，通过叶轮的做功，使流体最终沿着径向方向流出。仿真中假设流
动介质为水，流动为稳态。流体参数如下：
液体密度：1000kg/m3
液体粘度：0.001Pa s
蒸汽密度：0.01927kg/m3
蒸汽粘度：8.8E-6Pa s
液体饱和蒸汽压力：3540Pa
本次计算假设液体以总流量 210m3/hr 进入进口，计算中将折算成速度入口边
界。液体进入进口假设为充分发展的湍流，进口湍流强度为 5%。出口边界条件设置
为均一的压力出口条件，进口静压取决于出口绝对压力。在当前 case 中，出口压力
设置为 500000Pa。
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3. 操作步骤
3.1. 创建工作目录并启动 Fluent
在硬盘上创建英文名称的文件夹（例如 Cavitation），将网格文件 centrif-
pump.msh.gz 拷贝至该目录下。启动 Fluent 19.0，在 Fluent Launcher 中，Dimension
选择 3D，Display Options 中勾选 Display Mesh After Reading 和 Workbench Color
Scheme，Processing Options 选择 Serial，设置使用单核计算（用户可以根据现有的
硬件资源和 License 授权酌情选择合适的并行数），更改 Working Directory 路径至该
网格文件目录下，点击 OK 启动 Fluent 19.0。
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3.2. 导入网格文件
菜单中点击【File】>【Read】>【Mesh…】，选取网格文件 centrif-
pump.msh.gz，点击 OK 导入网格。此时，图形界面中可以查看导入的网格。
3.3. General 一般设置
在最左侧的树中，鼠标左键双击【Setup】>【General】，进行网格相关的操作以
及选择求解器。
