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关于叶轮偏心的数值计算介绍

发布日期:2019-09-06

  关于叶轮偏心的数值计算介绍

  叶轮偏心分别设置为0、1、3、5 mm四种方案,以偏心5mm方案为例,叶轮非对称叶片的实现方法是:一是保持叶轮的几何参数和轮毂位置不变;二是沿原曲率延伸原叶片半径5 mm,然后沿径向移动叶轮中心5 mm,根据新中心切割扩展叶片得到非对称叶片叶轮。

关于叶轮偏心的数值计算介绍

  采用标准k-ε紊流模型,在ansys cfx软件中完成数值模拟,p=1.013×105 pa,出口设为固体壁和标准壁函数的质量流、绝热和无滑移边界,叶轮流道设为转子,泵室及叶轮前后盖板设为旋转壁面,叶轮转速2900 r/min,粗糙度0.025 mm,收敛精度1.0×10?5。

  为了快速、准确地得到模型泵汽蚀的结果,汽蚀模型的计算从汽蚀出现前的稳定流场结果出发,从初始条件开始,采用均匀空化模型,入口设为总压,出口设为质量流量,通过改变入口压力来调节内部气穴,介质为25℃的清水,水的饱和蒸气压为3574 pa,平均气泡直径为2×10?6 mm,参考压力为0 pa,初始气泡体积分数为0,初始水体积分数为1。

  三维非定常湍流计算是基于定常计算的结果,收敛精度设为1.0×10-5;叶轮旋转2度设为时间步长,一个时间步长为0.000113378 s,一个周期为0.02040816 s。叶轮旋转四个周期后,流场呈现周期性,总计算时间为0.16326531 s。

  计算区域的网格由ansys-icem生成,为了得到流体的线性分布和网格的正交性,采用具有预定收敛性的六面体结构网格划分计算水域。

  为了保证计算结果不受网格数的影响,对网格独立性进行了验证,随着网格数的增加,系统的外部特性趋于稳定,当叶轮和进出口截面的总网格数大于160万时,总网格数的变化对扬程和效率的影响很小,此时水头波动小于设计水头的0.1%,计算结果满足电网独立性要求。

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