本文研究课题为兰州理工大学2002年学术梯队及特色研究方向资助项目的的一部分。 离心油泵在我国石油、石油化工流程中广泛应用。离心油泵的性能计算和内部粘油流动特性的掌握对提高泵水力设计水平和性能优化有着重要工程实际意义和学术价值。但是目前针对离心油泵性能和内部粘油流动的数值计算研究还比较少。作为尝试,本文利用CFD软件FLUENT 6.1对一台用于LDV流动测量实验的全离心油泵内部三维粘性流场进行了数值计算。计算中,分别改变工况和粘度。为了掌握和验证FLUENT计算精度,对二维静止叶栅、旋转的矩形扩散流道、带吸入管的实验离心泵叶轮内部三维粘性流动分别进行了计算,得到了流动分离、壁面剪切应力、二次流、射流-尾流和水力损失等信息,分别将叶轮扬程系数、叶片压力系数与相应的试验数据进行了对比分析。研究表明: (1)应用标准k-ε紊流模型计算叶栅流动时,网格数目对计算结果有影响,收敛残差大小对结果没有影响;压力系数平均相对误差约为15%。 (2)计算得到的旋转扩散矩形流道内的相对速度剖面演化规律与试验结果基本吻合,得出的射流—尾流结构、不同断面内二次流的变化规律以及工况对它们的影响均与试验结果较为吻合。 (3)计算的离心泵叶轮扬程系数与试验结果的相对误差小于6%,计算的叶片表面压力系数的分布与实验数据十分吻合;叶轮内部的水力损失是主要的,进口管内部的水力损失是次要的,且叶轮内部的水力损失随流量变化规律与进口管水力损失随流量变化明显不同。 (4)在轴面内,在前盖板转弯处,存在高速区、低总压、低静压区;在后盖板处,存在低速区、高总压、高静压区。在轴垂面内,叶片之间的低速区和高压区都在叶片的工作面,高速区和低压区都在叶片的背面。随着流量的减小,低速区范围扩大,高速区范围缩小。叶轮扬程的提高主要靠叶片压力面相对速度的降低造成的。 (5)在设计工况,水力损失主要发生在叶片工作面、叶片尾部和前盖板内表面;在小流量工况下,水力损失主要发生在叶片背面、叶片头部和前盖板内表面。 (6)得出的离心油泵性能曲线的变化规律与试验结果是一致的,最大相对误差是为6.67%,最小为3.4%。 (7)当泵进口处的雷诺数小于2300以后,离心油泵叶轮内部的流态更接近层流。