CFD技術應用之雙螺桿泵
CFD技術應用之雙螺桿泵
螺桿泵因其輸送穩定、振動小、抽吸性能好而被廣泛應用于各行各業。目前,對螺桿泵的研究大多是圍繞螺桿轉子型線和轉子機械性能進行的,關于螺桿內部流場的關鍵技術和動態特性的研究很少報道。泵內流體為復雜、不穩定、不可壓縮的粘性流,直接影響螺桿泵的性能。用試驗方法驗證幾何設計的合理性需要大量的人力和物力,而CFD方法則可以節約成本,加速設計周期。
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工程實例
01
流體域模型
將某雙螺桿泵分為四部分,分別是入口區域、內部轉子區域、出口區域和泄壓槽。
入口部分圖 內部轉子圖
出口部分圖 泄壓槽部分圖
02
網格
計算流體力學是對控制方程進行離散,將計算區域劃分成網格,通過數值方法得到每個離散點的數據。SCORG軟件是雙螺桿機械設計和分析的專業工具,使用SCORG軟件劃分轉子區域網格。SCORG可以自動生成雙螺桿壓縮機轉子區域的結構網格,考慮真實的嚙合間隙,降低網格生成的難度,提高效率。其余部分由Simerics MP+軟件的網格功能進行網格劃分。
內部轉子截面網格圖 內部轉子體網格圖
03
邊界條件
進口:壓力邊界
出口:壓力邊界
轉速:100~600 RPM
04
結果分析
01
壓力場分布
對不同轉速、相同進出口壓力的全對稱雙螺桿泵內部流場進行三維模擬仿真。
X方向壓力云圖 Y方向壓力云圖
Z方向壓力云圖 內部轉子壓力云圖
02
速度場分析
如圖11-12所示,螺桿泵內部流動非常穩定,介質通過腔體擠壓不斷送到出口。但在圖13中,陽轉子和陰轉子在嚙合處出現回流現象,與實際工程中嚙合泄漏是一致的。同時,可以從圖13-15中得出,速度越大,回流越差。
03
質量流量分析
在進出口壓力相同的情況下,通過數值模擬可以得到轉速不同時的出口質量流量。具體數據見表1。
表1:質量流量結果對照表
04
參考文獻
Hai-Tao YU. Numerical Simulation of Flow in Symmetry Twin-screw Pump based on PUMPLINX. (ICMM 2017)
文章來源:合工仿真
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