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在本教程中，您將設置一個通用流體流動模擬，以使用 Frozen Rotor 方法評估帶有無葉片蝸殼的離心泵的性能。本教程演示如何執行以下操作：

?使用渦輪增壓器設置無螺距-比例接口 模型。

?描述壁運動和其他邊界條件。

?指定適當的求解器設置。

問題描述

要考慮的問題是帶有蝸殼的離心泵的建模，如圖 1 所示。泵葉輪有 5 個葉片，以 1450 RPM 的速度旋轉。已知蝸殼出口處的質量流量為 90 kg/s。在入口處使用 0 pa 的表壓總壓。將執行模擬以確定泵產生的壓頭，代表流體的整體壓力增加。

圖1 離心泵網格模型

仿真設置

1、湍流模型的選擇

圖2 湍流模型的選擇

在湍流模型方面，本文選擇k-w SST湍流模型，這主要是因為與其他兩方程模型相比，k-w SST 湍流模型可有效預測渦輪機械中的流動分離，從而可以準確評估泵性能。

2、流動介質的選擇

在流動介質方面，本文主要以水為傳動介質，因此從Fluent自帶的流動介質庫里面選擇液態水介質。

3、cell zone condition設置

圖3cell zone condition設置

將默認的流動介質由空氣改為水，同時勾選Frame Motion。

在旋轉中心和旋轉軸對話框分別輸入（0，0，0）和（0，0，1）（這兩個參數是根據自己幾何模型的坐標和方向確定的，不要所有的模型都輸入這樣的參數），轉速方面輸入1450RPM（這是根據工況要求確定的），其余保持默認。

4、邊界條件設置

圖4 impeller-hub設置

默認情況下，旋轉壁相對于葉輪流體區域的速度為 0，只有在這種情況下才能更好的表征流體粘性引起的運動。

圖4 inblock-shroud設置

inblock-shroud相對于絕對參考系是靜止的（速度等于 0）（與impeller-hub相比，一個是絕對速度為0，一個是相對速度為0，細細對照模型對比一下，一個絕對速度為0，那是真靜止，一個相對速度為0，那是真運動）。

圖5 進口條件設置

圖6 mass-flow-outlet-11出口條件設置

Turbo模型設置

1、創建Turbo interface，具體操作如下：

Domain→Turbo Model并勾選Enable→Turbo Create

圖6 Turbo interface設置對話框

選擇No Pitch-Scale的原因是NPS接口允許將 360 度接口連接到另一個 360 度接口。

2、求解方案設置

圖7 求解方案設置

求解方案選擇耦合求解器，并勾選偽瞬態求解器和高階項松弛，詳細可參考圖7.

3、初始化方法選擇

圖8 初始化方式

由于本文執行的是穩態求解，因此未獲得較好的初始場，將初始化定為Hybrid初始化。

4、時間步及時間縮放因子設置

圖10 時間步及時間縮放因子設置

在這里需要注意的是時間縮放因子設置為10，計算200個迭代步，其中時間縮放因子為0.3倍的總體長度除以平均速度（這個玩意決定著收斂的快慢）。

然后點擊Calculate，進行計算。

結果展示

圖11 離心泵揚程隨時間的變化

圖12 離心泵壓力場云圖

圖13 離心泵內流暢速度云圖

圖14 離心泵內流場矢量云圖