冲压焊接多级离心泵叶轮内部流场计算机辅助分析.pdf

第43卷第8期 No．8 机械工程学报 v01．43 2007年8月CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERINGAⅡg． 2007 冲压焊接多级离心泵叶轮内部流场的 计算机辅助分析 ， 刘元义1王广业2 (1．山东理工大学机械工程学院淄博255049； 2。日照职业技术学院机械电子工程系 日照276826) 摘要：基于时均N．S方程、标准．|}一占湍流模型和壁面函数法，在旋转坐标系中利用SIMPLE算法，对圆柱型、 机翼型和堵塞流道型三种类型叶片的冲压焊接多级离心泵叶轮内部三维湍流流动进行数值计算与分析。研究冲压 焊接多级离心泵叶轮叶型对流速分布、压力分布和泵性能的影响规律，揭示离心泵叶轮通道内部流动的主要特征。 利用计算流体动力学(CFD)商用软件ANSYSCFx的数值计算结果，得到了三种类型叶片的叶轮在设计工况下的 效率，并与相关的试验数据进行了比较。预测结果与相关的试验数据相吻合，验证了利用ANsYSCFx对冲压焊 接多级离心泵叶轮内部流场进行数值模拟的可行性和有效性，减少了对试验数据和设计经验的依赖，为冲压焊接 多级离心泵叶轮方案的优化和选择提供参考。 关键词：冲压焊接多级离心泵叶轮效率计算机辅助分析 中图分类号：TH313 O前言 成功。 综上所述，在湍流计算方面已经取得了一定的 20世纪40年代末至50年代初，国外开始采用 理论积累和成功经验，叶轮机械的数值模拟已成为 数值计算方法预测离心压气机叶轮内的无粘流动， 当前国际上最活跃的研究领域之一。 到了20世纪70年代，无粘数值模拟已达到了相当 本文针对冲压焊接多级离心泵叶轮内部流动进 高的研究水平，并陆续应用于工业设计中，使得考 行三维湍流数值模拟，目的是较为准确地模拟叶轮 虑真实流体粘性效应的数值模拟开始受到人们的重 内部的流场分布，获得丰富的流场信息，从而掌握 视。20世纪80年代，求解Re帅olds平均N．S方程 离心泵叶轮内部的流动规律，减少对设计经验和试 的叶轮内部流动湍流数值模拟得到了迅速发展，为 验数据的依赖，以便缩短研制周期、降低生产成本， 认识和掌握离心叶轮内部复杂的三维真实流动开辟 了新途径。 为设计和改进冲压焊接多级离心泵叶轮提供依据。 近年来，叶轮机械内部湍流数值计算大都采用 另外，冲压焊接多级离心泵叶轮薄叶片、大包角和 有限差分法求解七一占湍流模型或各种改进的模型， 流道光滑的特点，决定了其内部流场的复杂性【2】， 大多数是针对可压缩流场的，计算对象是燃气轮机、 因此对冲压焊接多级离心泵叶轮内部的三维湍流数 压气机、航空推进器等。原因在于不可压流体的数 值模拟，既具有非常重要的理论意义，又具有重大 值模拟有其特殊的困难，表现为动量方程应同时满 的应用价值。 足动能守恒与动量守恒，