OpenFoam離心泵數值仿真與Flunt、StarCCM計算結果對比

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項目背景:離心泵是工業上廣泛使用的泵類,已廣泛應用于石油、化工、航空、醫藥、冶金等行業。離心泵通過旋轉葉輪將機械能從電動機傳遞到流體中,從而增加流體壓力。流體從進口流入葉輪中心,再沿葉輪葉片外緣排出。

本計算分別使用Fluent、StarCCM、OpenFoam三款軟件對其進行多重坐標系穩態計算。并對比這三款軟件間計算結果差異性。

一:網格劃分

本算例格為多面體劃分(如下),網格單元總數為344.6萬個。

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                                                                     圖一:離心泵幾何形狀

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                                                                        圖二:pump網格(a)

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                                                                        圖三:pump網格(b)

二:物理參數

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三:邊界條件                                               5.jpg

四:各軟件求解器參數設

Starccm求解器參數設置:湍流模型采用SST(Menter)K-Omega,湍流對流項選用二階;分離流對流項為二階,壁面函數選用全y+壁面處理;梯度插值格式為混合高斯-LSQ,精度為二階;求解流場數值方法為simple分離流算法,迭代3000步。

Fluent求解器參數設置:湍流模型采用SST K-Omega,壓力插值選用PRESTO!,動量離散格式選用二階迎風,湍流對流項離散選用二階迎風,梯度插值格式為Least Squares Cell Based,解流場數值方法為Coupled耦合算法,庫朗數為5,迭代3000步。

OpenFoam求解器參數設置:湍流模型采用SST K-Omega,動量離散格式為一階迎風格式,湍流對流項離散格式為一階迎風格式,梯度離散格式為Gauss linear二階高斯積分格式,求解流場數值方法為simple分離流算法,迭代3000步。

五:計算結果分析

根據計算結果繪制出三款軟件不同質量流量工況下離心泵揚程、轉輪力矩、效率及轉輪軸向力曲線圖(如圖4-7)。 

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                                                                      圖四:質量流量-揚程流線圖

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                                                                  圖五:質量流量-力扭矩曲線圖

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                                                                    圖六:質量流量-效率曲線圖

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                                                                    圖七:質量流量-轉向力曲線圖

結果表明:使用OpenFoam對離心泵進行數值仿真計算結果與商用軟件Fluent、StarCCM的計算結果一致。

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