单级双吸离心泵案例

释放双眼,带上耳机,听听看~!

出差任务完成了,下午待酒店没啥事干,找了一个之前的双吸泵模型来研究一下。虽说毕设做的是双吸泵但是当时太懒了,都没想着好好完成建模部分,仿真更谈不上了!但凡毕设认真做,可能对仿真能更早感兴趣!接触仿真会让你对本科学到的一些知识理解更深刻。

一、模型简介

首先来看一下今天的模型,首先来看一下整体的外形图,一台常规的单级双吸水平中开离心泵,水平中开泵最大的优点在于方便维修,掀开泵盖可以直接把转子组件拆下来,设计非常的银杏!

内部叶轮如下图所示

根据压水室的形状及布置型式我们可以轻易做出判断,从图2看,叶轮逆时针方向旋转。

要做这台泵的仿真,首先要得到流体域,内流域根据水力图完成建模,这个双吸泵的吸水室、压水室、叶轮等建模视频教程可以参考泵小丫原创发布的视频:

Creo单级双吸离心泵建模及仿真系列视频教程


吸水室水力图

压水室水力图

最终完成的流体域模型如下所示:(中间红色标记部分为实际模型,前后延长段取4倍管径)

观察上图,吸水室与压水室呈同一水平线布置,如果按照AY油泵的布置型式,将吸水室和压水室如下布置,或者呈一定角度(除0°、90°等外),将会对泵性能有哪些影响?

实际做实验不现实,做个简单的仿真对比下还是很容易的!

二、模拟过程

  • 利用SCDM完成计算域名称及边界的定义

  • 通过Ansys mesh软件完成流体域网格划分,最终四面体网格数量为400w,导入Fluent中后转换为多面体网格,网格数量显著减少,达到100w。


  • 采用MRF模型进行求解

详细关于MRF模型的介绍可以查看下方文档:

MRF(多参考系)旋转模型

MRF是一种多参考系旋转模型,分为静参考系和动参考系。其中动参考系用于定义叶轮等旋转组件的运动情况,静参考系用于描述相对于旋转组件静止的模型的运动情况!所以MRF模型适用于至少有2个计算域且至少有一个运动的,比如带有蜗壳的离心泵、离心风机都是可以用这个模型的。 对于运动域与静止域连接的部分也就是耦合…
  • 边界条件

已知泵流量和进口直径,可计算得到进口流速,所以进口边界为速度进口(Velocity inlet);出口可采用压力出口(Pressure outlet)或者自由出流(Outflow);壁面部分包括前盖板(Shroud)、后盖板(Hub)、叶片(Blade)等都是在实际模型中相对叶轮域旋转的,所以如下设置:

叶轮旋向根据右手定则判断(大拇指指向旋转轴方向,使四指指向叶轮旋转方向,如果大拇指方向与旋转轴正方向相同为1,否则为-1)

  • 监控泵的进出口压力及扬程,以便得到结论,如何在Fluent及CFX中设置变量并监测,可阅读下方文档:

如何利用Fluent监测变量

如何利用Fluent监测动态云图及动画

如何利用CFX监测变量

  • 稳态求解完成,查看监测的参数包括压力及扬程是否存在差异

通过查看,卧式布置求得扬程H=19.75m;Y型布置求得扬程H=20.41m,误差在4%以内

在API的框架中,单级双吸水平中开泵属于BB1行列,具体请看下表:

  • 在CFD-POST中进行后处理

速度矢量

压力云图

(因为出口给的压力为大气压,所以必然进口出现了负压,所以这种工况下的模拟肯定是出现了空化的)


速度云图


三、案例总结

知识点1:双吸泵叶轮相邻叶片布置型式及作用

如上图所见,本案例中相邻叶片相错角为0°,在一些设计中也会错开一定角度布置,如下图所示,这是出于什么考量呢?

从“连成集团”微信公众号文章中查得:采用交错结构会使水流脉冲下降到扬程的±1%~±2,使水流运行更加平稳,有效减小水泵的振动和噪声!

除此之外在知网(cnki.net)中也有检索到有很多人专门对这个问题做了研究并著有论文,见下图

关于更详细的论文内容可下载阅读,如何下载?查看下面的文章:

文章下载账号,给大家分享一下

知识疑点2:双吸叶轮如何在Turbogrid中完成网格划分?

有待研究!

知识疑点3:对于这种对称的泵型能否采用一半模型进行模拟?

如下图所示:

四、下载地址

下载地址暂无!


免责声明

泵小丫收集资源均来自网络

仅用于内部交流之用,如有需要请支持正版

给TA买糖
共{{data.count}}人
人已赞赏

泵三维模型12:多级泵(BB5)

2021-5-30 0:37:29

仿真计算

单级双吸离心泵案例2

2021-6-1 23:30:41

2 条回复 A文章作者 M管理员
  1. pumpitach

    ansys mesh 如何转换成的fluent 多面体mesh?是重新划分的吗?

    • 泵小丫

      直接转换,无需重新划分

个人中心
购物车
优惠劵
今日签到
有新私信 私信列表
搜索
');})();