离心泵模拟专题1:水力设计

释放双眼,带上耳机,听听看~!

根据王福军老师的《水泵与泵站流动分析方法》这本书中的案例数据,设计一台单级单吸离心泵用于演示离心泵模拟过程。

《水泵与泵站流动分析方法》书籍推荐

计划专题内容包括:

  1. 水力设计
  2. 网格划分
  3. 性能模拟
  4. 空化特性模拟
  5. 泥沙磨损
  6. 模态分析
  7. 流固耦合分析
  8. 转子临界转速分析
  9. 。。。。。等等

数据如下:

  • 叶轮进口直径:210
  • 叶轮出口直径:380
  • 泵进口直径:300
  • 设计流量:573m³/h
  • 设计扬程:37.3m
  • 转速:1490r/min
  • 叶片数:6

有了以上参数后就可以在Cfturbo中完成水力设计过程了,我自己设计的结果如下:



为了便于创建交界面,对叶轮出口延伸4mm

一、叶轮水力设计

  • 首先打开CFturbo,选择设计类型为PUMP,然后输入设计参数

输入参数后软件会根据你的数据计算比转速,也就是右边的轴面投影图,比转速越大在图形中的位置越靠后。由图中可知目前比转速最大的是轴流泵,下面是关老师的《现代泵理论与设计》一文中关于轴面投影图形状与比转速关系的配图:

在做设计的时候尤其是我们在做课程设计和毕业设计时画出自己的轴面投影图后对比一下这个看看形状是否对应。

  • 然后下一步,选择Radial径向叶轮设计流程

  • 在Dimension中输入叶轮的过流参数,包括进口直径、出口直径、口宽度等,其中进口和出口直径已知,出口宽度修正为整数40即可

接下来就是按照软件默认的6个步骤进行

  • 设置叶片数为6


  • 对叶片进行加厚,采用光滑过渡方式


  • 流程结束,延伸叶轮出口4mm


  • 得到叶轮模型

  • 将显示方式修改为CFD setup后可以看到叶轮出口延伸段了

  • 叶轮设计完成

二、蜗壳水力设计

蜗壳水力设计是在叶轮基础上进行的,他们之间关联的参数主要就一个,叶轮的出口就是蜗壳的进口,尤其对于叶轮出口有延长段的这种模型,在设计蜗壳时这个参数要保证正确!

  • 添加蜗壳设计模块

在左侧叶轮右下方“+”号点击选择New Volute选项

  • 给定蜗壳进口直径

在设计叶轮时我们给定的叶轮出口直径为380,而后又对叶轮单边延伸了4mm,所以对应的蜗壳进口直径就变为380+4*2=388了

对弈蜗壳进口宽度,软件根据设计流量给了一个默认值,我们就按照此默认值进行。

然后进行蜗壳5个步骤的设计过程


关于蜗壳的出口,可以设计成直锥形出口,也可以是半螺旋形,这个随意设计,关于各自的优缺点,可以参照关老师《现代泵理论与设计》一书中的表述:


这里为了和案例中模型基本保持一致,采用直锥形出口!

最后创建隔舍

你觉得这就完了?NO NO NO

如果你此时要导出模型到其他软件中,会报错,如下所示:

意思是叶轮出口和蜗壳进口无法识别交界面,怎么办呢?

  • 回到叶轮的设计过程最后一步延伸叶轮那里,勾选RSI  Connection下的outlet选项,就可以了


至此,蜗壳设计完成,可以切换到3D Model模式下查看模型

Meridian模式为设计界面,3D Model模式为三维展示界面,最后的Report模式为设计参数输出界面,搭配使用。

三、进口延长段设计

  • 点击左侧叶轮右上角的“+”号,选择New Stator选项


接下来完成2个步骤就可以了

至此完成设计部分。

四、导出水体

在导出之前记得保存案例文件,以方便后期修改,默认的格式为.cft

  • 依次点击Project/Export选项

  • 导出的软件强烈推荐SpaceClaim(SCDM),这个软件很好用,兼容性也很强,基本导出不会报错!

导出后会自动在SCDM中打开并完成装配,美滋滋!

  • Done!

五、案例文件下载

下滑下载!


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2021-5-23 19:50:30

12 条回复 A文章作者 M管理员
  1. yhf123123

    老哥为什么叶轮出口那边要延伸4mm,我在设置旋转的时候需要把这个4mm也算进去吗,还有就是这个4mm是不是就是通过公式算出间距后/2就可以了

    • 泵小丫

      这个4mm是叶轮外圆和蜗壳入口之间的间隙

    • 泵小丫

      你也可以把叶轮的水体和蜗壳的水体理解为是一个整体,只不过是蜗壳给叶轮多分了4mm的一个圆环而已,方便在TurboGrid中划分高质量结构化网格,如果是在icem去画的话,这个4mm可以不留!?(个人拙见,不一定正确)

    • yhf123123

      这个我理解了,问题是水体旋转的时候相当于外径增加了,变相加了前后盖板的直径,这样算轴向力的时候与真实数据偏差会变大很多?

  2. Asce

    你好,我问题下网格装配不上什么原因。

  3. Asce

    麻烦问一下网格装配不上是怎么办

    • 泵小丫

      不知道具体原因,

    • Asce

      好的

    • 泵小丫

      刚才没看到你发的图,这种情况是因为你在划分网格之前应该先做成装配体几何,然后在这个基础上单独划分网格,才能装配成功,主要是定位关系

  4. user3812

    叶轮进口段为什么还有个孔啊?是干什么的

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