基于ANSYS_CFX的水泵空化现象的研究_万荣宝.pdf

（）年第期第卷（总第期）基于 的水泵空化现象的研究万荣宝（沈阳鼓风机集团申蓝机械有限公司，辽宁沈阳）摘要空化现象是指液流中的流场压力降低到饱和蒸汽压力以下时，液体将会由液态转变为充满蒸汽的气态空泡的过程。应用有限元分析软件，可以有效模拟泵在空化时内部的流动机理，分析出不同工况下叶轮中间流面和叶片中间流线的静压分布、速度分布等变化规律。采用软件，对一台多叶片离心水泵进行了空化现象分析，得出 的结论对工程实践具有较大的借鉴意义。关键词；空化；水泵；研究：中 图分类号：文献标识码：文章编 号（）（，），？，；引言水栗在输送液体的过程中，受液体本身的流体特性影响，当其绝对压力低于液体所处温度下的汽化压力时，液体蒸汽或是溶解于液体之内的气体就会产生气泡，当所产生的气泡由泵运送到压力较高处时，气泡就会爆裂，此即为空化 现象。空化现象发现于世纪的船用螺旋桨叶片上，随着国 内外学者对该现象的不断研究，空化现象的理论已经日趋成熟，应用的领域也越来越广。如果栗在运行时发生空化现象，将导致水力性能下降，泵的效率、扬程均会有显著的降低，振动和噪声增大，当泵持续工作在空化状态时，泵的水力部件表面状态也会遭到破坏，致使水力机械无法正常工作。当前水栗研发市场竞争越来越激烈，研发机构需要不断的提高泵的性能指标参数，同时还要提高泵的运行的稳定性和可靠性，才能在激烈的市场竞争中脱颖而出，在研发过程中解决 空化现象是体现泵的设计水平的重要手段。分析技术是流体力学和计算机科学相结合的交叉学科，可以通过计算分析得到流体在运行工况下的有关状态数据，通过计算机的快速计算能力得到流体控制方程的近似解，实现了泵在设计阶段模拟仿真的可视化操作，可以有效的缩短设计周期，减少设计开发费用。是公司的模拟工程实际传热与流动问题的商用程序包，先进的求解方法是其核心技术，网格包括三角形、四面体、六面体等多种形状，格具有 完全的灵活性，后处理功能能够显示 计算所需要的参数，这些功能可使设计者在水泵的流场分析上得到可视化的效果。年第期第 卷（总第）（）空化分析数学模型对于空化流的研究，由于其綠场状态？纛杂性，有攻的研宄万法是通过钕值方法来近似求解。違立合适的空视是对空化现象研究的关键，空化提出的目是为了建立从微观气 核到宏观空化觀轉统计搏丨述。质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律是支配流：体流动的物理守恒走律簏量守恒方程、量守旦方程量守旦方程，式（）、式（）和式（）所示。（）（）式中，密度“一时间；从一速度矢量；从、切一速歲矢量在、：、方向上的分量。（）（）（）（？厂（）式中体：微元俅上的压力；巧因參子粘性作用而产生的用在徽元体表面上的粘性的分量微元体上。（）（，）（）式中，温度抑一比齡；翁传齡歡一的内魏鍾及由于占性作用流体机械能转换为热能的分胃。计算 过程建立水泵叶轮的在本文中禽心感的计算温論會温计算，漱为模麵的设流量为，设计扬程为坩，的靡为外径脚，野进口直径，轮屬直径，水力敏率为廣，栗的叶片歡为。用工具建立叶轮水体域模型结构，叶轮：体域如图示。为賴十靡，将奸轮套鋪直径赴忽略由于叶片在圆周方向 为对称結构，故选择绪梅开展分臂计算，计算模型如图（飯示 图离心泵叶轮水体 模型图水体模型网格角及界条件设置网格划分是进行分析的重要一步其敏心是采用酿个单元体来表征原实体稹型？違義体的过程，可满采用多种工具进行格划分，网格划守量、輯量对计算醫度和计算的 淹畅性有很大影响本实例模型经格势后得到 个节点及 个单元，平均值处在较好的范围 内，网格划分结果如祖所示。图网格划分荜设置环獨中对？分析边界攀件进行设置，在流体域中设 置水温为，考压力为，遽慶设置为。选择均匀流体模藍，遽择脑揣：鐘型愈的瘦粘魔分别为 和（），出口压力置，蜜如图所示。图水体域计算边界设定（）年第期第卷（总第：期）计算结果的求？过程就是解方的过藏程序根据前麵输人戀鍾碰撼￥，驗值，当聽差直小于要求肘，即可认定求解描结果可汲描述水剛为糊翁猶獅：職歸确發图残差收敛曲线 图绝对压力结果云图 图叶片压力云图图速度三维分布云图私國驾興可媒看出野片进口、出口等錄釣压力和速度分析情况，在叶玲进口錄米零處明显低压区会緣生空化现象从图中述可讓驗泵内郁压力棒嶽分布 合理线平顺、均匀，可？的安全运行速觀三分布或，雖矢麵國见匿、图。（）图速度矢量图结语当邊液体低于其化压由財，水麵空化纖爾雜雌獨不藤參元化，工程上爾擊韵空化模雛技术也奢了很大的迸步，于软件分析技术水平的不赌在水泵设计过程中可以较准确的对空：麵鎌，判断出叶入口論虞片进厚度片进口喉等各个的峋因素，从而可以为没计者提供出准确的埯计改进建防止泰发瘍髙泵的使層运行性能水平，减少不必要葡能源损失，保全、稳足地运行。参 考文献尉志氣万藤，馨錄裏心泵空 化性能的匿析通机械制造，：（：路，攀修胡国清空 蚀 空：象与液 压蔘展議戀压，（：）？对陶或，宋文武、等穿离心權嫌生舊驗鼠中，（：舞志新愚爾雄麵參学习事册齔鼗？，入启氣儀国，泵養现象开究？，）蚓万霉幢德风机拿叶織分隱子犧大譬溝作者简介：万荣宝男 年生；毕业 于兰州理工大学流体机械专业，现从事技术开发工作收稿日期：