离心泵内部流场的数值模拟毕业答辩PPT.pptVIP

离心泵内部流场的数值模拟 指导教师：唐志国 过程装备与控制工程10-1班 尤星星课题研究的背景 在国民经济各部门中,泵是一种不可缺少的流体机械，随着科学技术的进步和经济的发展,许多领域对高性能流体机械的需求越来越迫切。为了适应社会的需求,需要进行试制和大量试验测量等工作。而由于离心泵内部流动的计算目前还处于探索阶段,特别是离心泵整机流场的数值模拟的研究还不是很深入,缺乏被普遍认可的数值计算模型及计算模式,所取得的研究结果有时与实验值还存在较大差距，为此可能需要耗费大量的资金和时间。 离心泵的三维建模 叶轮及蜗壳图 对不同工况、不同结构的离心泵进行模拟 1.对离心泵在0.8Q、1.0Q和1.2Q的情况下进行了内部流场的数值模拟 2.对不同结构的离心泵进行了数值模拟： （1）对不同叶片数的离心泵 （2）对不同出口角度的离心泵 不同叶片数的离心泵 不同出口角度的离心泵 网格划分 将在SOLIDWORKS中生成的实体模型保存为“STEP”格式文件，然后将其导入GEMBIT软件，对计算区域进行网格划分。叶轮和蜗壳整个计算区域共有网格单元数160万个。划分结束后设定边界条件 FLUENT的设置 对实体建模并划分网格之后,下一步工作就是导入FLUENT软件进行流场模拟计算。FLUENT中的设置有统一单位、检查网格和平滑、交换网格等，然后是设置求解器、计算模型和材料。最后，定义边界条件，然后就可以进行迭代运算了。在所有结束之后，通过上述求解过程得出了各计算节点上的解后,需要通过适当的手段将整个计算的结果表示出来。这时可以采用矢量图、等值线图、流线图、云图等方式对计算结果进行表示。 后处理 扬程：在Fluent里面没有直接表示扬程的选项，但是我们知道扬程可以通过压力来计算。扬程大概就是进出口的压力差。P1和P2可以通过Fluent直接读出，H=(P2-P1)/(gρ)。 轴功率：在Fluent里面没有直接表示轴功率的选项，同样需要我们去计算。力矩M可以通过Fluent直接给出轴功率计算公式：P=Mω 效率：效率计算公式 η= QHρg/(3600P)/1000 不同流量下离心泵的流道压力及速度分析 从上图中可以看出，在不同的流量下，扬程随流量的增大而减小，轴功率随流量的增大而增大，效率是在Q=50m3/h下比较好。 不同叶片数离心泵的压力及速度分析 从上图可以看出，扬程和轴功率随着叶片数的增加都有所增大，效率是在Z=6时达到了最大。 不同出口角度离心泵的压力和速度分析 从上图可以观察到，不同的出口角度的叶轮在各方面的差别不是很大，扬程随着出口角度的增加而增大，轴功率及效率在φ=40°时达到最好的效果的。 总结 　　　本文分别对流量为0.8Q、1.0Q和1.2Q的离心泵以及不同叶片数和不同的出口角度的离心泵进行了模拟，得到了在不同工况和结构下的离心泵的扬程、轴功率和效率。最后的结果表明，不同流量的工况、不同叶片数以及不同出口角度的离心泵，静压分布和速度分布各有不同,在叶轮流道出口和靠近蜗舌的部分流动紊乱现象较为明显。在设计的各种工况中,内部流场的分布情况还是比较符合一般情况,压力分布和速度分布也比较符合实际。总体来说,模型的设计及模拟的设置基本合理,可以用来模拟离心泵的内部流场并进行外特性的预测。 谢谢大家 * 设计参数 参数值 流量Q（m3/h） 扬程H/m 转速n/(r/min) 叶片数Nz 比转速C 叶轮入口直径D1/mm 叶轮出口直径D2/mm 叶轮出口宽度d2/mm 叶轮出口角度φ/° 50 60 2900 6 44.7 50 160 15 40 离心泵的主要设计参数如下表 流量Q/(m3/h) 进口压力（Pa） 出口压力(Pa) 扬程(m) 输出转矩(N*m) 轴功率(KW) 效率(%) 40 9593.71 713307.84 71.81 131.19 39.82 70.13 50 578.36 628142.42 64.04 132.71 40.28 74.93 60 4649.53 494461.63 49.98 158.32 48.05 69.54 叶片数 进口压力（Pa） 出口压力（Pa） 扬程（m） 输出转矩（N*m） 轴功率（KW） 效率(%) 5 428.90 527795.88 53.81 125.03 37.95 63.95 6 578.36 628142.42 64.04 132.71 40.28 74.93 7 559.32 706261.94 72.01 139.95 42.48 66.21 出口角度（?） 进口压力（Pa） 出口压力（Pa） 扬程（m） 输出转矩（N*m） 轴功率（KW） 效率