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离心泵数值体力学理论介绍

离心泵发生空化时,会在水流中产生气泡,也就是说此时离心泵内的流动不再是单相流动了,而是两相流动。因此,在对ca88手机版空化进行数值模拟中就必须采用多相流模型,而目前多相流模型有如下几种:

1、VOF模型

VOF模型是一种表面跟踪方法,这种方法是基于固定的欧拉网格。该模型主要是求解单独的动量方程和处理穿过区域的每一流体的体积分数来模拟两种或者三种不能混合的流体。采用该种模型可以得到一种或多种互不相融流体之间的交界面。


2、Euler模型

Euler模型可以对多相流以及相与相之间的相互作用进行模拟,而该相可以是气、液以及固三相的任意组合,并且每一项都采用Eulerian进行处理。但是,采用该模型时,由于各种原因会严重限制第二相的数量,比如内存以及收敛的要求。虽然现在的计算机要求都能够满足内存的要求,也就是说任意多个第二相都可以进行模拟,但是对于很复杂的流动,解会受到收敛性的限制。


3、Mixture模型

混合模型(Mixture模型)是一种经过了简化的多相流模型,ca88手机版厂利用该模型可以对两相流或者多相流且具有不同速度的流动(流体或颗粒)进行模拟。该模型主要是求解混合相的连续方程、动量方程、能量方程、以及第二相的体积分数等。


由于VOF模型主要是求解两种或者多种不能混合的流体,Euler模型在求解复杂流动的时候,主要是对相与相之间的相互作用进行模拟,并且解还会受到收敛性的限制。因此,ca88手机版厂对离心泵进行空化数值模拟时,选择的多相流模型是Mixture模型。


根据离心泵转轮参数,利用三维建模软件UG对该离心泵进行三维全流道建模,考虑到实际情形连接情况,进口管道直径为100mm,出口管道直径也为100mm,因此在三维建模的时候,将进口和出口管道的长度分别延长了200mm。同时考虑离心泵的前后盖板对离心泵内水流流态的影响,因此离心泵的三维模型绘制如下。

图1:离心泵三维模型

离心泵三维模型

离心泵内部流场进行数值模拟,采用的湍流模型为RNGk-s模型,边界条件米用速度进口(velocity-inlet)和压力出口(pressure-outlet),算法米用SIMPLEC算法,近壁处理米用标准壁面函数法(standardwallfunction),考虑离心泵的沿程阻力损失,对离心泵进口段和蜗壳段的壁面粗糙度取为2mm,对转轮壁面粗糙度取为1.5mm,考虑当时当地大气压的影响,测得当时计算的大气压值h为96140Pa,同时考虑ca88手机版重力对水流的影响,重力加速度g=-9.81m/s2。

表1:湍动能和耗散率计算表

流量(m3/h)

速度进口m/s)

湍动能k

耗散率g

123.37

4.3654

0.95285

48.51845

117.15

4.1454

0.85923

41.54644

108.21

3.8290

0.73308

32.74126

100.00

3.5386

0.62607

25.84103

97.28

3.4423

0.59246

23.78820

92.00

3.2555

0.52991

20.12210

86.05

3.0451

0.46363

16.46750

80.00

2.8309

0.40069

13.23061

77.62

2.7465

0.37716

12.08241

65.44

2.3155

0.26809

7.24071

50.97

1.8035

0.16264

3.42144

44.96

1.5909

0.12656

2.34852

39.66

1.4034

0.09847

1.61189


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点击次数:  更新时间:2018-04-10 09:30:59  【打印此页】  【关闭