離心泵仿真的案例
ANSYS Fluent Meshing-離心泵性能仿真網(wǎng)格劃分案例
，葉輪繞“X”軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速340r/min；
定義動(dòng)域和靜域間的“Interface”；
壓力分布云圖；
離心泵水力效率計(jì)算公式（Fluent Moment 查看離心泵扭矩M-N/S）；
四、總結(jié)
目前，對(duì)于離心泵CFD仿真應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，計(jì)算仿真精度也非常高；
筆者之前也做過多次關(guān)于離心泵的仿真分析，但不確認(rèn)是什么原因（可能是三維軟件軟件間的兼容性問題）導(dǎo)致拿到的三維模型導(dǎo)入ANSYS CFD前處理軟件后，對(duì)蝸殼和葉輪進(jìn)行封閉，流體域抽取以及網(wǎng)格劃分操作比較繁瑣和耗時(shí)，尤其是對(duì)“Interface”的處理（封閉面與模型間存在漏洞，葉輪和蝸殼水體域共節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格失敗等等）；
而現(xiàn)如今，借助Fluent Meshing的“Fault-tolerent Meshing”工作流能夠大大的減低模型前處理和網(wǎng)格的難度，提高工作效率，所以忍不住趕緊整理分享，希望對(duì)大家的CFD仿真學(xué)習(xí)和工作帶來幫助。
展開 Fluent Meshing | 離心泵性能仿真網(wǎng)格劃分案例
，“Surface mesh”基于創(chuàng)建的“Construction Surface”抽取葉輪水體域）；
4、尺寸函數(shù)定義，“Curvature”尺寸函數(shù)定義；
“Proximity”尺寸函數(shù)定義；
限制“交界面”網(wǎng)格尺寸不超過20mm；
5、面網(wǎng)格生成；
6、添加兩層邊界層，填充體網(wǎng)格，體網(wǎng)格數(shù)約120萬(wàn)；
三、Fluent MRF求解
旋轉(zhuǎn)域定義，葉輪繞“X”軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速340r/min；
定義動(dòng)域和靜域間的“Interface”；
壓力分布云圖；
離心泵水力效率計(jì)算公式（Fluent Moment 查看離心泵扭矩M-N/S）；
四、總結(jié)
目前，對(duì)于離心泵CFD仿真應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，計(jì)算仿真精度也非常高；
筆者之前也做過多次關(guān)于離心泵的仿真分析，但不確認(rèn)是什么原因（可能是三維軟件軟件間的兼容性問題）導(dǎo)致拿到的三維模型導(dǎo)入ANSYS CFD前處理軟件后，對(duì)蝸殼和葉輪進(jìn)行封閉，流體域抽取以及網(wǎng)格劃分操作比較繁瑣和耗時(shí)，尤其是對(duì)“Interface”的處理（封閉面與模型間存在漏洞，葉輪和蝸殼水體域共節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格失敗等等）；
而現(xiàn)如今，借助Fluent Meshing的“Fault-tolerent Meshing”工作流能夠大大的減低模型前處理和網(wǎng)格的難度，提高工作效率，所以忍不住趕緊整理分享，希望對(duì)大家的
展開 Fluent實(shí)用案例 | 旋轉(zhuǎn)機(jī)械離心泵RBM瞬態(tài)仿真
<p>本案例利用Fluent中的滑移網(wǎng)格（RBM）模型，對(duì)離心泵性能問題進(jìn)行了瞬態(tài)仿真計(jì)算。該案例僅對(duì)離心泵的瞬態(tài)計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)單演示，其余的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的仿真設(shè)置與本案例基本一致，可按照該案例進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。本文的相關(guān)設(shè)置依托于<a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2MTg5ODU3Ng==&mid=2247485266&idx=1&sn=c0b3f482d2d320f473b1e70095cec80e&scene=21#wechat_redirect" rel="noopener noreferrer" target="_blank">Fluent MRF 旋轉(zhuǎn)機(jī)械離心泵靜態(tài)仿真(一) </a>。</p><p><strong>1 workbench 設(shè)置</strong></p><p>本案例具體設(shè)置如下圖 ：</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202509/fab6a2540649e0a6045f8802e34c0da7.png"></p><p><strong>2 SCDM 設(shè)置</strong></p><p><strong>2.1 導(dǎo)入幾何</strong></p><p>本案例的離心泵模型在ansys的離心泵設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行構(gòu)建，并導(dǎo)入SCDM中 。
展開 OpenFoam離心泵數(shù)值仿真與Flunt、StarCCM計(jì)算結(jié)果對(duì)比
五：計(jì)算結(jié)果分析
根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制出三款軟件不同質(zhì)量流量工況下離心泵揚(yáng)程、轉(zhuǎn)輪力矩、效率及轉(zhuǎn)輪軸向力曲線圖（如圖4-7）。
圖四：質(zhì)量流量-揚(yáng)程流線圖
圖五：質(zhì)量流量-力扭矩曲線圖
圖六：質(zhì)量流量-效率曲線圖
圖七：質(zhì)量流量-轉(zhuǎn)向力曲線圖
結(jié)果表明：使用OpenFoam對(duì)離心泵進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算結(jié)果與商用軟件Fluent、StarCCM的計(jì)算結(jié)果一致。
展開 
基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真的離心式人工心臟泵葉片參數(shù)優(yōu)化
Kannojiya V.等從葉片形狀、葉片數(shù)量、葉片尾緣厚度以及是否設(shè)計(jì)分流葉片四個(gè)方面進(jìn)行了研究，探究了不同結(jié)構(gòu)的離心式人工心臟泵內(nèi)剪切應(yīng)力的分布情況。Mozafari S.等針對(duì)葉片數(shù)量、葉片出口角以及葉片出口寬度三個(gè)參數(shù)，設(shè)計(jì)了15個(gè)不同結(jié)構(gòu)的離心泵，通過仿真研究了各參數(shù)對(duì)泵性能和溶血的影響。Wiegmann L.等分析了葉片與泵室的間隙、葉片數(shù)量以及閉式和半開式的葉輪結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)剪切應(yīng)力與較大的間隙和較多的葉片數(shù)量有關(guān)，流動(dòng)停滯區(qū)和回流區(qū)的范圍隨著葉片數(shù)量的減少和半開式葉輪的設(shè)計(jì)而減小，但隨著間隙減小而增大。Curtas A.R.等仿真研究了葉片曲率、開式葉輪和半開式葉輪以及葉片出口寬度這三個(gè)參數(shù)對(duì)泵內(nèi)剪切應(yīng)力、泵效率的影響。Silvia B.等研究了兩種不同葉片數(shù)（6片、12片）的磁懸浮離心泵性能，結(jié)果表明，6個(gè)葉片泵具有較小的停滯區(qū)域、較低的應(yīng)力水平和較高的應(yīng)變速率，降低了血栓形成的可能性，而12個(gè)葉片的泵在高流速下有更穩(wěn)定的性能。Wannawat P.等設(shè)計(jì)了前彎式、后彎式以及直葉片三種類型的葉輪，通過仿真以及實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，后彎式葉輪產(chǎn)生的剪切力最小，更適合應(yīng)用于人工心臟泵。陳松松設(shè)計(jì)了葉片數(shù)分別為5、6、7的人工心臟泵，分析了葉片數(shù)對(duì)人工心臟泵的水力特性及溶血性能的影響。當(dāng)葉片數(shù)為6時(shí)，泵內(nèi)血液流動(dòng)最佳，所受切應(yīng)力最小，效率最高。壽宸等設(shè)計(jì)了直線型葉片、偏轉(zhuǎn)直葉片、圓弧葉片、對(duì)數(shù)螺旋葉片的四種人工心臟泵，通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)數(shù)螺旋葉片人工心臟泵產(chǎn)生的溶血值低于其他三種人工心臟泵。胡婉倩等研究了流量和葉片出口寬度對(duì)離心式人工心臟泵溶血的影響，通過仿真對(duì)泵內(nèi)的剪切應(yīng)力進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)溶血值進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
展開 ANSYS Fluent離心泵仿真計(jì)算
05
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結(jié)果展示
圖11 離心泵揚(yáng)程隨時(shí)間的變化
圖12 離心泵壓力場(chǎng)云圖
圖13 離心泵內(nèi)流暢速度云圖
圖14 離心泵內(nèi)流場(chǎng)矢量云圖
文章來源：數(shù)值模擬交流之林
多級(jí)離心泵和單級(jí)離心泵有什么區(qū)別？
什么是多級(jí)離心泵？什么是單級(jí)離心泵？多級(jí)離心泵和單級(jí)離心泵的區(qū)別是什么？這是大家對(duì)于離心泵這種水泵都想要了解的內(nèi)容，到底和計(jì)量隔膜泵有什么不同？
單級(jí)離心泵是流動(dòng)的體和液體，又或者是懸浮顆粒和氣體或液體的混合物質(zhì)，葉片轉(zhuǎn)軸根部的入口處進(jìn)入，依靠轉(zhuǎn)動(dòng)葉片取得一個(gè)離心力，隨后產(chǎn)生高壓，從泄壓的出口，流出的這些介質(zhì)輸送裝置。
多級(jí)離心泵是把有兩個(gè)同樣功能的多個(gè)的泵集合在一起，流體通道的結(jié)構(gòu)來說，它的表現(xiàn)在前一級(jí)的介質(zhì)泄壓口與后一級(jí)的入口是可以互相通道的，這樣層層級(jí)數(shù)的入口處，泄壓口和入口都是想通的，這樣串聯(lián)的構(gòu)成方式，就形成了多級(jí)離心泵。設(shè)置多級(jí)離心泵的作用就是要提高設(shè)定壓力。
單級(jí)離心泵包括泵體，泵蓋，帶輸出軸的電動(dòng)機(jī)裝置，在泵體內(nèi)安裝的泵軸、軸承座、葉輪、機(jī)械密封和機(jī)封壓蓋結(jié)構(gòu)部件，重點(diǎn)的特征是，它是包含有電動(dòng)機(jī)的輸出軸與泵軸之間有一個(gè)裝置叫做對(duì)夾式聯(lián)軸器，或者是安裝在軸承座上的裝置，叫做幫助的支承泵軸的導(dǎo)軸承。
所講的對(duì)夾式聯(lián)軸器，與電動(dòng)機(jī)輸出軸和泵軸剛性都有連接作用，在電動(dòng)機(jī)輸出軸與泵時(shí)候， 軸的之間是有一個(gè)很方便拆卸機(jī)械密封和機(jī)封壓蓋的空間的長(zhǎng)度。在維修或更換機(jī)械密封時(shí)，不需要把電動(dòng)機(jī)及泵蓋拆掉。
多級(jí)離心泵和單級(jí)離心泵的區(qū)別是什么？專家告訴我們多級(jí)離心泵和單級(jí)離心泵的區(qū)別，重點(diǎn)在于葉輪的數(shù)量上。多級(jí)離心泵的特點(diǎn)是壓力大，流量小。單級(jí)離心泵是只有一級(jí)葉輪，特點(diǎn)是壓力低流量大。
第一、單級(jí)泵是指只有一只葉輪的泵，最高揚(yáng)程只有125米。
展開 基于CFX---Turbo的離心泵仿真流程
CFX----Turbo工具用法
Turbo工具是CFX提供的旋轉(zhuǎn)機(jī)械專用模塊，通過該模塊可以快速實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的前期設(shè)置，這個(gè)模塊搭配Turbogrid網(wǎng)格前處理工具，以及CFD-Post中的Turbo后處理功能使用。
就使用便捷性來講，CFX比Fluent、CCM+、Pumplinx等主流CFD軟件有著很大的優(yōu)勢(shì)。相比較于Numeca來講，兩者在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的專業(yè)性不分伯仲。但CFX基于ANSYS的多場(chǎng)耦合會(huì)更強(qiáng)。
壹
蝸殼流道抽取、網(wǎng)格劃分
這里介紹一種從CAD到CAE的模型中間處理軟件SCDM，通過這款軟件能夠?qū)崿F(xiàn)模型修復(fù)以及流道抽取，本次案例的流道抽取就是在
CFD仿真：離心泵設(shè)計(jì)中的效率優(yōu)化
前言
在處理渦輪機(jī)械時(shí)，例如壓縮機(jī)、螺旋槳或離心泵等，最輕微的設(shè)計(jì)變化往往會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。根據(jù)機(jī)器的不同，即使是1% 的效率提高，也可以在機(jī)器的使用壽命內(nèi)節(jié)省數(shù)千美元的成本。
渦輪機(jī)械在轉(zhuǎn)子和流體之間傳遞能量。通過這種方式，機(jī)械能被轉(zhuǎn)換為壓力或揚(yáng)程。通常在渦輪機(jī)械設(shè)計(jì)中，工程師的主要目標(biāo)是效率、可靠性、性能和延長(zhǎng)使用壽命。粗略地說，機(jī)器應(yīng)該在盡可能長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)盡可能好地運(yùn)行、有效地回收盡可能多的能量，并且需要盡可能少的維護(hù)。雖然這些因素符合制造商、供應(yīng)商和客戶的直接利益，但由于環(huán)境影響法規(guī)的收緊和人們對(duì)舒適度需求的增加，噪音污染或排放等其它考慮因素變得越來越重要。所有這些方面都需要在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行仔細(xì)評(píng)估。
案例：用CFD設(shè)計(jì)離心泵
作為渦輪機(jī)械的一個(gè)例子，本案例模擬了一種常見的泵類型 - 離心泵。這種類型的泵通過旋轉(zhuǎn)元件將機(jī)械旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換為流體中的能量。為了最大限度地提高效率，減少能量損失以確保離心泵利用盡可能多的動(dòng)力至關(guān)重要。例如，由于摩擦或再循環(huán)（回流），可能會(huì)發(fā)生能量損失。計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）可以以扭矩、軸向推力、壓降和域內(nèi)任何點(diǎn)的流速的形式量化性能，以確定可以優(yōu)化效率的區(qū)域。
圖1：離心泵設(shè)計(jì)的CFD分析
有許多設(shè)計(jì)方面會(huì)影響泵的效率，例如泵殼體，葉輪蓋板、葉輪葉片數(shù)量或葉片角度等。以葉輪為例，可以改變其尺寸，例如增加直徑，但這會(huì)增加其質(zhì)量，從而導(dǎo)致更大的能量損失。
展開 OpenFOAM 開放泡沫中離心泵的性能仿真 ￥10
在 OpenFOAM 中使用 MRFSimpleFoam 對(duì)離心泵進(jìn)行穩(wěn)態(tài) CFD 仿真。對(duì)于此模擬，泵的 CAD 模型是在 FreeCAD 中生成的。泵模型由入口區(qū)域、葉輪和蝸殼組成。在 Salome 中分別為每個(gè)區(qū)域創(chuàng)建網(wǎng)格，然后在 OpenFOAM 中合并這些網(wǎng)格。在多參考系 (MRF) 方法中，求解器求解靜止區(qū)域的一組控制方程，而對(duì)于旋轉(zhuǎn)區(qū)域，控制方程包含附加源項(xiàng)。進(jìn)行模擬，直到從一次迭代到下一次迭代的力和力矩的變化可以忽略不計(jì)。根據(jù) CFD 結(jié)果計(jì)算出揚(yáng)程和功率項(xiàng)等泵特性，并與經(jīng)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。
OpenFOAM 開放泡沫中離心泵的性能仿真 ￥10
在 OpenFOAM 中使用 MRFSimpleFoam 對(duì)離心泵進(jìn)行穩(wěn)態(tài) CFD 仿真。對(duì)于此模擬，泵的 CAD 模型是在 FreeCAD 中生成的。泵模型由入口區(qū)域、葉輪和蝸殼組成。在 Salome 中分別為每個(gè)區(qū)域創(chuàng)建網(wǎng)格，然后在 OpenFOAM 中合并這些網(wǎng)格。在多參考系 (MRF) 方法中，求解器求解靜止區(qū)域的一組控制方程，而對(duì)于旋轉(zhuǎn)區(qū)域，控制方程包含附加源項(xiàng)。進(jìn)行模擬，直到從一次迭代到下一次迭代的力和力矩的變化可以忽略不計(jì)。根據(jù) CFD 結(jié)果計(jì)算出揚(yáng)程和功率項(xiàng)等泵特性，并與經(jīng)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。
使用 COMSOL 仿真軟件模擬離心泵
為了分析各種不同的泵配置，該幾何結(jié)構(gòu)被高度參數(shù)化。
離心泵幾何模型。
教學(xué)模型通過一步步指導(dǎo)，演示了各種實(shí)用的建模操作，這包括：
對(duì)旋轉(zhuǎn)域和非旋轉(zhuǎn)域分割幾何
利用參數(shù)化分析計(jì)算泵特性曲線
拉伸網(wǎng)格、入口通道和出口通道
使用高度參數(shù)化定義幾何
幾何特征去除
專業(yè)的離心泵建模功能
COMSOL? 軟件中的凍結(jié)轉(zhuǎn)子 特征是分析離心泵及其他類型的渦輪機(jī)械的“利器”。凍結(jié)轉(zhuǎn)子近似的基本作用是在指定位置上凍結(jié)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)，使用戶可以研究固定位置上的轉(zhuǎn)子流場(chǎng)。
凍結(jié)轉(zhuǎn)子近似由納維-斯托克斯和連續(xù)性方程控制，可節(jié)省計(jì)算時(shí)間和資源。常見的離心泵模型需要使用動(dòng)網(wǎng)格，往往在模擬混合器從靜止?fàn)顟B(tài)切換到基本混合模式的“啟動(dòng)”階段上耗費(fèi)大量時(shí)間。凍結(jié)轉(zhuǎn)子方法假設(shè)泵的葉片相對(duì)于葉輪是凍結(jié)的，并且可向周圍區(qū)域施加離心力。它還可以良好地計(jì)算泵的擬穩(wěn)態(tài)條件。近似值可用作完整仿真的初始條件，借此計(jì)算出一段時(shí)間步的最終解。
專門的 CFD 功能可以幫助用戶更輕松地求解復(fù)雜的離心泵模型。
在 COMSOL? 軟件中，你也可以使用代數(shù)多重網(wǎng)格（AMG）方法來求解具有詳細(xì)又復(fù)雜的大型幾何結(jié)構(gòu)的 CFD 模型。此方法無(wú)需使用不同級(jí)別的網(wǎng)格（事實(shí)上，它只需要一個(gè)網(wǎng)格）。這項(xiàng)功能可以為計(jì)算成本極高的非線性模型提供穩(wěn)健的解。
查看仿真結(jié)果
運(yùn)行仿真之后，你可以繪制離心泵入口和出口處的質(zhì)量流量計(jì)探頭。此例中，入口和出口的值相等，這表明我們沒有在此質(zhì)量守恒中觀察到任何可能存在的數(shù)值誤差。近乎完美的質(zhì)量守恒表明數(shù)值誤差應(yīng)該很小。下表中的“躍值”表示入口處總壓力的變化。
觀察下圖中的壓力和速度大小分布，可以看到，從入口通向泵蝸殼的徑向方向上，壓力上升，而速度反復(fù)變化。
模型方程的解可生成泵性能曲線。
展開 用CFD仿真優(yōu)化離心泵的設(shè)計(jì)
這意味著隨著流速加大，泵的功率消耗在達(dá)到一個(gè)極限后趨于穩(wěn)定。
離心泵設(shè)計(jì)優(yōu)化研究
流體在渦輪機(jī)內(nèi)的流動(dòng)非常復(fù)雜，主要是因?yàn)槿S結(jié)構(gòu)帶來的湍流、二次流、不穩(wěn)定等。
離心泵設(shè)計(jì)過程初期主要是基于經(jīng)驗(yàn)相關(guān)性，以及模型試驗(yàn)與工程經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合，但現(xiàn)在的設(shè)計(jì)要求對(duì)內(nèi)部流動(dòng)情況有詳細(xì)的了解。借助CFD的幫助，有望實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
CFD仿真使離心泵內(nèi)部流動(dòng)的可視化成為可能，并為泵的水力模型設(shè)計(jì)提供了富有價(jià)值的信息。仿真結(jié)果被用來計(jì)算和預(yù)測(cè)離心泵的性能，從而取代了過去耗時(shí)而成本高昂的物理實(shí)驗(yàn)，除了縮短整個(gè)設(shè)計(jì)周期外，還節(jié)省了大量工作。
項(xiàng)目概況
本案例研究采用了“用CFD仿真優(yōu)化離心泵的設(shè)計(jì)”這個(gè)仿真項(xiàng)目作為模板。
展開 ANSYS CFX 帶蝸殼離心泵性能仿真分析
一、模型說明
本案例基于ANSYS 2019R3 Workbench平臺(tái)，通過BladeGen軟件對(duì)離心泵葉輪水體進(jìn)行建模，導(dǎo)入TurboGrid自動(dòng)完成高質(zhì)量六面體網(wǎng)格劃分；蝸殼水體通過ANSYS Meshing自動(dòng)劃分非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格；
拖拽CFX模塊，連接B2單元和C2單元，導(dǎo)入離心泵葉輪網(wǎng)格模型；連接D3單元和C2單元，右鍵更新D3單元，完成蝸殼和葉輪網(wǎng)格模型裝配；
雙擊C2單元啟動(dòng)CFX-Pre，右鍵單擊葉輪模型通過“Transform Mesh”生成完整葉輪模型；
二、分析設(shè)置
定義計(jì)算域
右鍵單擊蝸殼模型插入靜止流體域命名“Volute”，鼠標(biāo)點(diǎn)擊“Location”黃色區(qū)域，在圖形區(qū)域左鍵選擇蝸殼水體，并完成計(jì)算域設(shè)置；
選擇“Default Domain”右鍵重命名為“Impeller”，雙擊進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)域設(shè)置界面，定義材料-Water，相對(duì)壓力-0atm，轉(zhuǎn)速-1450RPM，以及轉(zhuǎn)軸-Z軸；關(guān)閉傳熱模型，設(shè)置湍流模型為SST（Shear Stress Transport）；
定義邊界條件
選擇“Impeller domain”右鍵插入入口邊界命名“Impeller Inlet”位置選擇“Entire INBlock INFLOW”；
設(shè)置入口相對(duì)壓力1bar；
選擇“Volute domain”右鍵插入出口邊界，設(shè)置出口邊界質(zhì)量流率77.5kg/s；
選擇“Impeller domain”右鍵插入“旋轉(zhuǎn)-Rotaing”、“無(wú)滑移-No Slip wall”的hub wall、shroud wall 以及blade wall邊界；
選擇Interfaces右鍵插入Interface 邊界命名“domain Interface
展開 使用 COMSOL 仿真軟件模擬離心泵
為了分析各種不同的泵配置，該幾何結(jié)構(gòu)被高度參數(shù)化。
離心泵幾何模型。
教學(xué)模型通過一步步指導(dǎo)，演示了各種實(shí)用的建模操作，這包括：
對(duì)旋轉(zhuǎn)域和非旋轉(zhuǎn)域分割幾何
利用參數(shù)化分析計(jì)算泵特性曲線
拉伸網(wǎng)格、入口通道和出口通道
使用高度參數(shù)化定義幾何
幾何特征去除
專業(yè)的離心泵建模功能
COMSOL? 軟件中的凍結(jié)轉(zhuǎn)子 特征是分析離心泵及其他類型的渦輪機(jī)械的“利器”。凍結(jié)轉(zhuǎn)子近似的基本作用是在指定位置上凍結(jié)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)，使用戶可以研究固定位置上的轉(zhuǎn)子流場(chǎng)。
凍結(jié)轉(zhuǎn)子近似由納維-斯托克斯和連續(xù)性方程控制，可節(jié)省計(jì)算時(shí)間和資源。常見的離心泵模型需要使用動(dòng)網(wǎng)格，往往在模擬混合器從靜止?fàn)顟B(tài)切換到基本混合模式的“啟動(dòng)”階段上耗費(fèi)大量時(shí)間。凍結(jié)轉(zhuǎn)子方法假設(shè)泵的葉片相對(duì)于葉輪是凍結(jié)的，并且可向周圍區(qū)域施加離心力。它還可以良好地計(jì)算泵的擬穩(wěn)態(tài)條件。近似值可用作完整仿真的初始條件，借此計(jì)算出一段時(shí)間步的最終解。
專門的 CFD 功能可以幫助用戶更輕松地求解復(fù)雜的離心泵模型。
在 COMSOL? 軟件中，你也可以使用代數(shù)多重網(wǎng)格（AMG）方法來求解具有詳細(xì)又復(fù)雜的大型幾何結(jié)構(gòu)的 CFD 模型。此方法無(wú)需使用不同級(jí)別的網(wǎng)格（事實(shí)上，它只需要一個(gè)網(wǎng)格）。這項(xiàng)功能可以為計(jì)算成本極高的非線性模型提供穩(wěn)健的解。
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運(yùn)行仿真之后，你可以繪制離心泵入口和出口處的質(zhì)量流量計(jì)探頭。此例中，入口和出口的值相等，這表明我們沒有在此質(zhì)量守恒中觀察到任何可能存在的數(shù)值誤差。近乎完美的質(zhì)量守恒表明數(shù)值誤差應(yīng)該很小。下表中的“躍值”表示入口處總壓力的變化。
觀察下圖中的壓力和速度大小分布，可以看到，從入口通向泵蝸殼的徑向方向上，壓力上升，而速度反復(fù)變化。
模型方程的解可生成泵性能曲線。
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