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轻烃外输泵叶轮内部流场的CFD模拟研究

王新龙  
【摘要】:离心泵是被广泛的应用与各个行业,在生产、生活当中不可或缺的机械装置,而叶轮是离心泵中重要的过流部件,叶轮设计的优劣直接影响其各项性能参数。本文以基于CFD技术的流场分析方法能够对离心泵(本文以轻烃外输泵(60WUC-2M-17)为研究对象)内部各种极其复杂的流动状态进行数值模拟和性能预测,从而弥补离心泵传统设计方法的不足,为离心泵结构和进一步优化奠定了基础。 本文以给定的设计参数进行了优化计算,得到了叶轮全部集合参数,根据这些参数利用三维造型Solidworks软件建立叶轮的流道模型。 该离心泵叶轮内的流动为不可压缩流体的三维定常湍流流动。在FLUENT软件模拟过程中用其自带的划分网格软件Gambit进行网格划分,求解时采用SIMPLE算法和标准k -ε湍流方程进行求解。 通过对叶轮的数值模拟,可以得到其内部流动的速度分布及压力分布,并捕捉到一些重要的流动现象,如进口有冲击损失等。同时还模拟了不同工况下的压力及速度分布,可观察到一些如旋涡、回流等不良现象。 FLUENT模拟后得出的模拟数据与所掌握的实验数据进行比较,分别体现在扬程—流量特性对比、轴功率——流量特性对比和效率——流量特性对比,可得出,无论在不同流量工况下的压力速度图对比,还是特性曲线的对比,额定工况下的液体流动最为稳定,工作性能最好。


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