Fluent泵计算后处理

昨晚写了一个关于轴流泵模拟的教程，还没完全讲清楚，最后停留在了计算数据的提取这一块。我们对泵性能模拟主要目的是要获取这台泵的性能参数，主要包括以下数据：

我们接着昨晚的瞬态计算了大概3w步，会有小伙伴问我昨天不是设置的是1440步么，为什么跑了3w步，大家如果仔细看Fluent的求解设置界面的话，会看到这样一个参数“Max Iterations/Time Step”，默认数值是20，意思是在一个时间步长内还会迭代计算20次，也就是实际计算20步才是一个完整的步长。所以实际计算步数应该是1440*20=28800步，是不是就和3w步对上了。

另外可以根据Fluent的TUI窗口获得求解的步骤详细数据，确实是计算20小步然后更新一次计算结果，叶片同时旋转2°。

一、计算结果查看

首先是查看残差曲线：

很典型的瞬态残差类型。

然后是我们监控的进口压力、出口压力和扬程曲线：

二、计算数据提取

• 获取进出口压力及扬程详细数据

在Fluent界面左下角找到Reports/Surface Integrals选项，如下图所示来设置，就可以输出确切的出口压力了

得到出口压力为28490.729pa，进口压力为-154222.69pa

那么根据扬程的计算公式

H=(P2-P1)/(ρg)

可以得到该泵的扬程为

H=（28490.729+154222.69）/（998.2*9.81）=18.65m

• 计算轴功率

功率的计算公式为

P=M*W

式中M为扭矩，W为角速度

我们先在Fluent中获取扭矩的确切数值，在Fluent界面左下角找到Reports/Forces选项，如下图所示来设置，就可以输出确切的出口压力了，Moment centor为旋转中心坐标，本例中坐标中心为（0,0,0,）Moment axis为旋转轴，本例中旋转轴为-z，在wall zone中选择旋转的边界，这里主要包括轴流叶轮的叶片、前盖板和后盖板，也就是WALL_IMP_BLADE、WALL_IMP_SHROUD、WALL_IMP_HUB。

根据上面的数据可得，轴流泵的扭矩为3658.0739（n.m）

角速度

W=2πn/60

根据我们给定的转速1480r/min可以算出角速度为

w=2*3.14*1480/60=154.9

所以最终该泵的轴功率为

P=3658.0739*154.9=566635.65w=566.63（Kw）

• 计算流量

流量是可以直接导出的参数，在Fluent界面左下角找到Reports/Surface Integrals选项，如下图所示来设置，就可以输出确切的流量了

根据换算可得流量

Q=1.659536*3600=5974（m³/h）

• 计算效率

根据功率的计算公式计算公式

P=ρgQH/1000η

可以得到

η=ρgQH/1000P

根据以上数据可以计算得到效率为

η=9.81*998.2*5974/3600*18.65/1000/566.63=0.535

所以该泵的模拟理论效率为53.5%

三、外特性曲线绘制

只有1组数据是无法得到性能曲线的，需要计算多组工况，比如0.8Q、0.9Q、1Q、1.1Q、1.2Q等等，然后得到不同流量下的扬程、效率、功率等参数，在Origin中绘制曲线即可！这个后面做相关案例的时候再整理一下。

总结起来泵的性能模拟尤其指在Fluent中大概就是这些内容了，如果要考虑气蚀、磨损、多相流的话，就会变得复杂一些，一般还会做一个流固耦合，来分析一下转子部件的静力学和模态，还可以针对转子部件做疲劳分析等等，这些都是将要学习的部分，我们慢慢整理吧，任重而道远。

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