4.1离心泵定常和非定常数值模拟-徐磊 陈克强.doc

作者1等：稿件加工模板 4.1 离心泵定常和非定常数值模拟 由于蜗壳式离心泵具有非对称的几何结构，其内部流动呈现出明显的非定常周期特性。本章节基于高质量的结构网格对蜗壳式离心泵进行定常及非定常数值计算，有效的提高数值计算的准确度和收敛速度。通过对非定常下的流场进行分析，能够精确捕捉到流动状态随时间及转动位置的变化规律，为优化设计、振动分析等提供有价值的信息。 4.1.1 蜗壳式离心泵的设计参数分别为：流量Qd=78m3/h,扬程H=22m,转速n=2900 r/min。图4-1-1所示为蜗壳式离心泵水力模型图及立体 (a) 叶轮 (b) 蜗壳 图4-1-1 本例考虑叶轮口环及泵腔水体进行全流场的数值计算。图4-1-2所示为水力过流部件装配图 图4-1-2 蜗壳式离心泵水力过流部件 4.1 叶轮网格划分 1．运行ICEM CFD软件。 在开始按钮中选【所有程序】→【ANSYS14.5】→【Meshing】→【ICEM CFD14.5】。 2．设置工作目录及创建文件。 [1] 进入ICEM CFD后，在菜单栏中选中【File】→【Change Working Dir…】，出现对话框如图4-1-3所示，进行工作目录设置。本例设置的工作目录为e:\Centrifugal Pumps，点击确定。 图4-1-3 设置工作目录 [2] 在菜单栏中选中【File】→【Save Project As…】，将文件命名为YLST。如图4-1-4所示。 12 1 2 图4-1-4 创建文件名称 3．导入外部几何文件。 [1] 在菜单栏中选中【File】→【Import Geometry】→【STEP/IGES】，在对话框内选择文件名为YLST的STP格式文件。 [2] 在【Import Geometry From…】对话框下点击OK，完成ICEM CFD几何文件的导入。如图4-1-5所示。 图4-1-5 4．生成几何特征。 在功能栏里选中【Geometry】→【】，采用默认容差设置，点击Apply。生成ICEM CFD能够识别的几何特征。如图4-1-6所示。 备注：几何轮廓线为红色表示几何模型没有缺陷，不需要额外的修补。如果出现黄色或者绿色线条要根据实际情况进行修补几何体。 备注：几何轮廓线为红色表示几何模型没有缺陷，不需要额外的修补。如果出现黄色或者绿色线条要根据实际情况进行修补几何体。 图4-1-6 生成几何特征 5．显示几何特征及创建名称。 [1] 左侧树形窗下勾选【Model】 →【Geometry】→【Point】及【Surface】前的方框；右击【Surface】依次勾选【Solid】及【Transparent】选项。透明显示叶轮模型的点、线、面特征。如图4-1-7所示。 2134 2 1 3 4 图4-1-7 几何特征显示 [2] 叶轮进口、出口面命名 （1）右击树形窗口【Part】选项，选择【Create Part】。 （2）对话框内定义叶轮进口端面名称为inlet of yl。 （3）选中【Create Part by Selection】下的【】图标，在图形界面上左键选择叶轮水体进口面，点击中键进行确认，完成叶轮进口面的命名过程。如图4-1-8所示。同样定义叶轮出口端面名称为outlet of yl。 132 1 3 2 outlet of ylinlet of yl outlet of yl inlet of yl 图4-1-8 叶轮进口、出口面定义 [3] 叶轮水体定义 （1）功能栏里选中【Geometry】→【】，定义水体名称为YLST。 （2）选中【】图标，在图形界面上选择如图所示位置点，保证两个点的中间位置位于叶轮水体内，点击中键确定，完成叶轮水体定义过程。如图4-1-9所示。 3421 3 4 2 1 图4-1-9 叶轮水体定义 6．定义周期特性。 该叶轮围绕Z轴旋转，并且以60°间隔周期阵列分布。 在功能栏里选中【Geometry】→【】→【】进行周期设置。勾选【Define periodicity】前方框；在【Axis】设定旋转轴矢量方向为0 0 1；Angle为60°。设置如图4-1-10所示。 3214 3 2 1 4 图4-1-10 周期特性设置 7．块的创建。 在功能栏里选中【Blocking】→【】，点击Apply。如图4-1-11所示。 图4-1-11 块的创建 8．点、线的关联。 [1] 功能栏里选中【Blocking】→【】→【】，选择点到点的关联方式，将块的顶点关联到几何点上。如图12所示。 21 2 1 图4-1-12 点的关联 [2] 功能栏里选中【Blocking】→【】→【】，选择线