CFD技术在低比转速离心泵中的应用.pdfVIP

学兔兔 第5期 (总第156期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．5 2009年 1O月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUTOMATION Oct． 文章编号：1672—6413(2009)05—0197—02 CFD技术在低比转速离心泵中的应用 程光田，刘元义，颜世周 (山东理工大学 机械工程学院，山东 淄博、255049) 摘要：针对低比转速离心泵的特点、存在的问题及研究情况，介绍了CFD技术研究与分析的优点，综述了其 在低比转速离心泵中常用的研究方法、研究进展；最后对CFD技术在低比转速离心泵中的研究方向、发展前 景做了展望。 关键词：CFD；低比转速离心泵；应用 中图分类号：TH311 文献标识码：A 0 引言 长、粘性效应突出，一般无法按 “理想流体”来设计， 低比转速离心泵一般是指比转速 一3O～80的 否则难以达到预期的效果E 。目前对低比转速离心泵 离心泵，其广泛用于食品、医疗、化工、生活供水和 在采用CFD技术进行数值计算时，一般通过直接求解 航空航天等领域[1]。它具有流量小、扬程高的特点，因 雷诺时均方程，结合湍流模型来进行。 此导致其叶片出口宽度较小，叶轮外径较大，轴面流 (1)通常流体定常流动，可得到基于质量守恒的 道窄而长，从而造成效率低下、轴功率过载以及扬程 连续性方程E ]： 曲线存在驼峰等现象[2 ]。针对这些缺点，国内的研究 V ．(pu)一0或 一o 。 人员长期以来进行了许多卓有成效的工作，主要在水 力设计、成型工艺、结构优化、数值模拟等方面取得 (2)基于动量守恒的动量方程： 了很大的成绩。 低比转速离心泵的研究与分析手段主要有理论分 一 析、实验研究及数值计算3种[5]。低比转速离心泵内部 8x 一攀差-t． a。c az；～ 。 ”…j 。 (3)湍流的模型很多，最多采用的是标准k一￡模 流动的基本方程，如纳维一斯托克斯(N—S)方程，是 型方程： 复杂的非线性方程组，在一般情况下很难找到解析解 或精确解_6]。近年来 随着计算机技术的飞速发展， a(p k)十 ·(pkU)一 ·E~Vk]+gz，E · 。 CFD技术取得了显著的进步，使得方程组求解成为可 Eii— D￡ 。 能。利用CFD对低比转速离心泵内部流场进行三维粘 性数值模拟，能够较少依赖实验数据和设计经验，较 3t + ·(peU)=V·Ez_ 。z ,ve]+c ÷2 E · 为准确地模拟泵内部流场，从而设计出性能先进的低 比转速离心泵l-7q]。 EIj--C2 lD{-。 1 CFD技术的应用 目前应用CFD技术预测并优化低比转速离心泵 一 丢嗟+豢]。 性能的研究正逐渐增多，但与航空航天、汽轮机等其 其中：JD为流体密度；P为静压；z 、z