离心泵CAD/CFD设计与仿真

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本文选择离心泵作为研究分析对象,综合Pro/E造型技术,利用CFD分析软件FLUENT对不同模型、不同工况和不同进水管结构的离心泵内流场进行了深入研究,在各自章节给出了离心泵蜗壳和叶轮的设计造型方法,并得到数值模拟后离心泵流场的各种特性。   离心泵是工农业生产中流体输送的主要设备,在国民经济生产中起着重要作用,是节约能源、提高动力输送效率的关键。为了能充分掌握离心泵的各项特性,设计出高效节能的离心泵,首先,在本课题的工作中,结合流体力学理论,在参考传统的离心泵设计基础上,设计计算了整个离心泵的基本参数,并绘制出了离心泵的水力模型图,这对今后进一步理清设计思路,发展好的设计方法和设计软件打下了良好的基础。   其次,运用三维造型软件Pro/E对离心泵进行了三维造型,分析了离心泵造型的难点和主要解决途径,详细讨论了离心泵蜗壳和叶轮的建模方法,并建立了离心泵CFD模型;利用Gambit前处理软件对离心泵的整个模型进行了网格划分,融入分块划分的思想,得到了高质量的网格,为后续分析提供了保障。在进行网格划分时,鉴于叶轮结构非常复杂,不容易划分,本文给出了几种划分网格的方法,在划分叶轮和蜗壳网格时都能得到比较理想的结果。   在数值模拟阶段,采用流体动力学分析软件FUYENT进行了离心泵整个流场的分析,根据分析模拟结果,得出了不同工况下流场的分布状况,并对不同流量时的扬程做了计算,得到了流量与扬程曲线图,综合考虑,认为该泵在设计流量下的性能较好;另外讨论了不同的计算模型对离心泵流场的影响,在对比两种计算结果后,结合前人的试验数据,验证了标准k-e模型模拟效果的可靠性;在进水管布置方面,模拟分析了管内流动对泵内流场能量损失的影响,发现了二次流、涡流等现象,认为采取上接弯管能量损失小,有利于泵性能的稳定性。
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