离心泵流场分析
目 录
1. 摘要 ................................................................................................................................1
2. 离心泵模型介绍 ............................................................................................................1
3. 前处理 ............................................................................................................................1
4. 求解设置 ........................................................................................................................2
4.1 启动 FLUENT ........................................................................................................2
4.2 读入文件..............................................................................................................2
4.3 定义求解器..........................................................................................................3
4.4 模型设置..............................................................................................................3
4.5 添加材料..............................................................................................................4
4.6 设置区域条件......................................................................................................4
4.7 边界条件设置......................................................................................................5
4.8 求解方法设置......................................................................................................7
4.9 流场初始化..........................................................................................................8
4.10 求解......................................................................................................................9
5. 后处理 ..........................................................................................................................10
5.1 启动 FLUENT ......................................................................................................10
5.2 收敛残差曲线....................................................................................................10
5.3 进出口流量计算................................................................................................11
5.4 定义旋转机械拓扑结构....................................................................................11
5.5 定义 ISO SURFACE ..............................................................................................12
5.6 显示压力云图....................................................................................................13
5.7 显示整体模型....................................................................................................14
5.8 显示速度矢量图................................................................................................15
5.9 显示迹线图........................................................................................................16
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1. 摘要
离心泵是各种泵中最主要类型,具有很多优点例如:转速高、体积小、重量轻、
流量大、结构简单、性能平稳、容易操作和维修等优点,在给排水还有农业产业、
固体颗粒的液体运输产业、石油还有化学工业、航空航天与航海产业、能源产业和
车辆工业等国民经济建设的每个产业领域都有非常广泛的应用。随着新兴产业的兴
起比如信息、生命和海洋等产业的出现,离心泵会有更加广阔的发展前景。
2. 离心泵模型介绍
本案例所模拟的是一种离心泵的流场分析。图 1 是三维模型示意图,叶轮的进
口直径为 94mm,进口轴孔直径为 28mm,叶轮出口直径为 220mm,出口宽度为 15mm,
转速为 2900r/min,扬程为 50m,设计流量为 60m
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/h。
图1 模型示意图
3. 前处理
由于叶轮具有周期性,考虑节省计算资源,叶轮内部流场计算采用单流道周期
性边界模型,在 ICEM CFD 中划分网格。将模型边界分别命名为进口 inlet、出口 outlet、
轮毂面 hub,机匣面 shroud,周期性边界 periodic,叶片 blade,如图 2 所示。
将 ICEM CFD 划分完成的网格导出,存为 pump.msh 文件。
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图2 模型命名示意图
4. 求解设置
4.1 启动 Fluent
双击 Fluent,将 Dimension 修改为 3D,如图 3 所示。
图3 Fluent 启动界面
4.2 读入文件
在 FLUENT 主界面中,单击主菜单中【File】→【Read】→【Mesh】,弹出如
图所示的 Select File 对话框,选择扩展名为 pump.msh 的网格文件,单击 OK 按钮便
可以导入网格。
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点击【General】→【check】,检查网格质量,确保不存在负体积,检查结果如图
4 所示。
图4 检查结果
4.3 定义求解器
点击模型树中的【General】,在面板中,Time 类型选择 Steady,设置如图 5 所示。
图5 总体模型设定面板
4.4 模型设置
打开模型树中的【Model】→【Viscous】选择 Spalart-Allmaras 模型,设置如图 6
所示。