广一管道泵GD丨利用FLUENT软件分析离心泵流场特性

对于如何处理叶轮的旋转问题，本文选取移动坐标参考系法，即MRF法。MRF法要求流场具有一个流动区域和一个静止区域。本文水泵模型建模步骤如下：
(1)将PRO/E中建立好的叶轮模型转存成Parasolid格式后导入GAMBIT;
(2)再创建出一个包裹叶轮的圆柱体，圆柱体的直径比轮毂末端直径稍大1mm,高度也比轮毂高度多出1m
(3)再用圆柱体求差减掉叶轮区域形成流动域；
(4)根据蜗壳外表面点数据创建蜗壳后减去中间流动域圆柱面；
(5)创建入水管，并与蜗壳求和形成静止域。
本文的流体介质是水，可以认为是不可压缩流体，所以使用基于压力的求解器。湍流模型选用RNG模型，RNG考虑到了湍流漩涡，对于广一水泵叶轮内复杂的流动状况是很适合的。指定进水管的端面为速度入口，入口流速为1.5m/s;由于出口处的流动情况是完全未知的，所以采用OUTFLOW出口边界条件。OUTFLOW适用于出口处的流动时完全发展的情况，不能用于可压缩流动。设定流体流动域旋转方式为MRF法，转速为2900rpm，叶轮与流动域相对转速为0。求解控制方程为流动方程和湍流方程，压力速度耦合方法为SIMPLEC，散格式采用精度较高的二阶迎风格式。
大约迭代15000次左右问题收敛，耗时12小时左右。由于FLUENT软件本身后处理功能不是它的强项，因此广一水泵厂采用专业的后处理软件Tecplot对结果进行分析说明。
对于叶轮的三维流场数值分析，目前国内外学者们已经做了较为深入的研究。通过研究，可以验证本文所得出的广一管道泵叶轮流场特性是符合常理的。通过对叶轮叶片的扭矩分析证明了蜗壳内部流动区域的流速和静压是成反比的，并且文中提及的蜗壳不对称性也是导致二次流产生的主要原因，阻塞现象可以解释本文中蜗壳喉部处流体的回流现象。
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