比较完整的离心泵流体域处理方式

释放双眼,带上耳机,听听看~!

我们都知道离心泵CFD计算需要得到流体域,通常的简化做法是不考虑前后盖板的间隙,只拿出叶轮、压水室和吸水室的水体来计算,这样得到的结果与真实的工况还是有点出入的,所以建议大家在计算时尽量考虑全面,现在电脑的配置多一点网格也没拖慢计算速度,相对准确的计算结果对生产制造的指导意义是很大的。

今天给大家介绍的是一个相对完整的流体域,虽然结构简单,但是考虑到了前、后盖板的间隙、叶轮平衡孔的泄漏部分,这样不仅特性曲线相对准确,轴向力也更具有参考价值。

前面也有朋友咨询过前后腔体的问题,可能大家没有接触或者见过真实的泵腔,叶轮和泵体并不是贴在一起的,他们之间必然会存在间隙,我们看下面这张图:
比较完整的离心泵流体域处理方式

从上面这张图可以看到,叶轮与压水室之间有一部分间隙,这个在CFD前处理时我们通常添加给压水室,如果给叶轮的话相当于增大了叶轮外径,并且切割了叶片而保留了盖板!

叶轮流体域外侧被叶轮盖板(分为前盖板和后盖板)包围,所以在盖板存在的地方不存在水,盖板与泵腔之间的间隙里边充满了水,所以这部分要考虑,如下图所示:
比较完整的离心泵流体域处理方式

除此之外,我们都知道叶轮与泵腔之间必然存在间隙,因为一个是旋转组件一个是静止部件,那么就产生了一个泄漏点,也就是口环间隙,并不是所有泵都有配置口环,因为一部分介质中含有固体颗粒等会卡在这个间隙中,导致轴系抱死,如下图所示:
比较完整的离心泵流体域处理方式

这部分间隙的大小直接影响到泵的效率,所以这个间隙值通常很小,单边0.5mm左右(根据泵的尺寸大小变化),至于泄漏量有多大,可以在CFD后处理的时候监测一下这个面的流量!

除了以上这些部分外,一些叶轮还存在平衡孔,我们都知道平衡孔是用来平衡轴向力的,叶轮转动的时候这些孔内的流体也在转,所以我们在流体域划分的时候把他和叶轮放一起,是比较合理的。下面我们以一个单级单吸的叶轮带有平衡孔的案例来说明:
比较完整的离心泵流体域处理方式

可以看到上图中的前后腔体我们已经画出来了,并且切割了一部分给到了叶轮计算域(可以通过颜色来区分,紫色:叶轮域),这是为什么呢,根据王福军老师的文章,研究了多种计算域处理方案,其中能够与真实流动情况吻合较好的是这种,如下图:
比较完整的离心泵流体域处理方式
比较完整的离心泵流体域处理方式

经过小丫的实践,这样的处理方式得到的CFD结果确实能更好地与试验吻合。

然后是前、后口环间隙的处理方式,这部分很薄,所以网格划分我们需要考虑加密的问题,这里推荐大家使用BOI加密方式,非常方便。简单来说就是创建一个密度盒,定义这个盒子的全局尺寸来影响我们流体域的部分网格尺寸,这样的加密方式在很多网格划分软件中都是支持的!

小丫也有详细讲解一些软件的BOI加密应用方式,链接如下:

任意网格局部加密模式:BOI


比较完整的离心泵流体域处理方式
比较完整的离心泵流体域处理方式

最终的加密效果如下:
比较完整的离心泵流体域处理方式

扯远了,继续说流体域的处理!

还剩下个平衡孔,我们说了平衡孔内的流体与叶轮捆绑,平衡孔右侧几个面不可能让他单独漏出来,所以右侧还需要切割一部分给平衡孔作为平衡孔与右侧腔体的interface,就是这样!
比较完整的离心泵流体域处理方式

给全局一个特写看看
比较完整的离心泵流体域处理方式
比较完整的离心泵流体域处理方式

最后一点点,我们可以把前腔、后腔切割下来的流体域与叶轮流体域绑定,因为他们都是旋转域,否则计算域太多,不利于设置。
比较完整的离心泵流体域处理方式
比较完整的离心泵流体域处理方式

以上就是相对完整的离心泵流体域处理方式,不论泵型是否复杂,基本的流程也就这样了!

开工大吉!


比较完整的离心泵流体域处理方式

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8 条回复 A文章作者 M管理员
  1. 宋饼饼

    我看了很多教程,大多是讲解闭式叶轮的流体域处理,如果涉及到半开式叶轮(也就是没有前盖板,只有后盖板),那涉及到这种情况,我是如下处理的,不知道可不可以

    • 泵小丫

      那么前盖板的间隙你没考虑?

    • 宋饼饼

      嗷 那像我这个半开式叶轮应该怎么画呀

    • 泵小丫

      今晚等我更新文章

  2. liyuancsu

    能否告知文中提到的是王福军老师的哪篇文献(文献标题),谢谢!

  3. liyuancsu

    能否告知文中提及的是王福军老师的哪篇文献(文献名称),非常感谢!

    • liyuancsu

      已找到!离心泵瞬态模拟中滑移界面形状和位置研究

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