離心泵空化模擬的案例
#253 FLUENT案例-離心泵固液兩相流和空化仿真
一、模型情況
如下圖所示的離心泵，模擬內流場和空化效應。
二、網格情況
作為演示，使用簡單的全局非結構網格。全局和局部網格情況如下。
三、固液兩相流仿真基本設置
1.穩態計算
固液兩相時，考慮重力。
作空化仿真時，不用考慮。
2.設置湍流模型
使用標準KE湍流模型。
3.設置兩相材料
此處設置為水和作為擬流體的沙。
4.使用歐拉兩相流模型
并將上述兩相材質分別賦到兩相成分上。
5.設置動域轉速320r/min
6.設置葉片轉速
使用相對速度，相對所在域的轉速為0r/min.
7.設置入口條件
8.設置出口條件
9.設置交界面
10.初始化后開始計算
11.空化仿真基本設置
進行空化仿真時，多相流模型需要使用Mixture模型；
需要添加氣相材料。并定義液相到氣相的空化效應；
四、基本結果
1.兩相流仿真結果
2.空化仿真結果
氣相分布圖
展開 【9月18-21日 北京】多相流仿真計算專題
一、19個實例模型貼近工程實戰操作：
案例01：煙氣粉塵運動模擬
案例02：旋風除塵器模擬
案例03：顆粒在流體中運動及顆粒對壁面沖蝕模擬
案例04：氣力輸運過程模擬
案例05：燃油噴嘴擴張角模擬
案例06：發動機液體燃料燃燒模擬
案例07：大壩泄洪過程模擬
案例08：大壩泄洪過程模擬
案例09：河流波浪模擬
案例10：船舶行使姿態模擬
案例11：離心泵空化模擬
案例12：氣液攪拌混合器模擬
案例13：管式分離器流場模擬
案例14：流化床模擬
案例15：氣液攪拌混合反應器流場模擬
案例16：液力輸送沙粒運動模擬
案例17：蒸發過程模擬
案例18：鑄造過程模擬
案例19：泡罩塔中氣泡匯聚及破碎模擬
二、正脈與同行差異化、效果保證：
1、實戰：專注CAE仿真計算12年，有自己的超算中心，積累了大量的項目工程案例
2、原理：帶領學員訓練實操過程，注重步驟和設置原理
3、系統：7600+學員反饋、工程實例更新與精選，形成系統的版權知識體系
4、響應：自主師資與合伙人模式，可直接對接客戶問題，即時做出響應
5、效果：所有學員提供高配筆記本、工程模型、電子資料、操作軟件、操作指導與反饋
三、增值服務
持本人學生證或教師證享有9折優惠；
一個單位同時報名2人享有9折優惠；
一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠；
通過技術鄰成功參加培訓的用戶返現100元（50元現金+50元技術鄰課程抵用券）。
四、時間地點：
2019年9月18-21日 北京
（第一天報道，上課三天）
五、課程大綱：
六、培訓費用
1、3980元/人（含CAE結業證書一本），住宿可統一安排，食宿費用自理。
展開 仿真案例｜葉片泵空化流動模擬實驗
圖12比較了2D CFD結果和1D 模型對泵特性（質量流量和泵轉速）的影響。兩種模型都很吻合。每個CFD數據點都是通過在幾個泵循環中運行非穩態模擬獲得的，其中泵的速度在前幾個循環中絕熱開啟。最后一個泵周期被用來獲得時間平均值。
圖12:循環平均泵流量作為泵速度的函數。在這種情況下，當泵轉速超過3000 rpm時，就會產生空化的限流效應。將1D模型與2D CFD模擬結果進行了比較，結果表明兩者吻合較好。為了清楚起見，已減去了人為泄漏的影響。
總結與討論
總之，我們在2D上證明了利用動網格工具和FLUENT中的空化模型進行非定常靜液泵數值模擬的可行性。計算流體力學模擬對1D液壓模型的確定和改進非常有幫助，因為它可以使人們深入了解流動的細節，而這些細節是無法或很難通過測量獲得的。這使得CFD成為實驗的一個很好的補充。后者并不是可有可無的，因為CFD的使用受到了很大的時間花費和理想化限制。2D模擬已經顯示出很好的物理效應，如靜液壓泵的空化限制吸入流動。在2D CFD模擬和1D模型計算中的另一個觀察結果與實際生活很好地吻合：氣泡和空腔的形成，在空化通過泵的產量的限制表現出來之前。這正好標志著封裝過程的最后一個階段。在位移室中，空化的第一次發生在較早的時間。當每個細胞體積膨脹減速時，空穴開始消失，葉片細胞完全充滿液體。直到泵的速度變得非常高，封裝才會不完全。這與實驗室的觀測結果很吻合，即空化的第一個特征是聲學特征。對質量輸運的限制作用在很久以后才變得明顯。
關于靜液壓泵的設計，目標可以是非常不同的。在軸向或徑向柱塞泵中，需要在排量室中形成腔體，在一定閾值以上，它產生與泵速度無關的泵流量，而不需要電流調節閥。在葉片泵的情況下，空化的限流效應通常發生在低于所需的泵速水平，并且伴隨著有害的效應。因此，確定限流效果明顯的臨界泵速是十分必要的。
展開 FLUENT離心泵流動模擬
本教程演示了如何使用滑動網格法模擬離心泵內部流場情況。
1 啟動Workbench并建立分析項目
（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動Workbench 19.2，進入ANSYS Workbench 19.2界面。
（2）雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）選項，即可在項目管理區創建分析項目A。
2 導入幾何體
（1）在A2欄的Geometry上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，此時會彈出“打開”對話框。
（2）在彈出的“打開”對話框中選擇文件路徑，導入幾何體文件。
3 劃分網格
（1）雙擊A3欄Mesh項，進入Meshing界面，在該界面下進行模型的網格劃分。
（2）分別右鍵選擇泵體的出入口，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對話框，輸入名稱inlet和outlet，單擊OK按鈕確認。
（3）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，依次選擇Mesh→Insert→Sizing。在Geometry中選擇計算域中泵體區域，在Element Size中輸入3e-3。
（4）設置網格尺寸為4e-03m，在Quality中，Smoothing選擇High。
（5）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，選擇快捷菜單中的Generate Mesh選項，開始生成網格。
（6）網格劃分完成以后，單擊模型樹中Mesh項可以在圖形窗口中查看網格。
展開 
使用 COMSOL 仿真軟件模擬離心泵
1998 年，鄉村歌手 Faith Hill 在“This Kiss”中歌唱到，陷入愛河中的她仿佛正經歷一場“離心運動”。我們猜測，要么她其實想盡快與男主角分手，要么她不幸將離心 與向心 混為了一談。我們得原諒這首 20 年經典老歌的一點失誤——畢竟相比于歌詞創作，認識離心力效應對于各種工業組件設計——例如汽車中的離心泵——更為重要。
什么是離心泵？
在旋轉參照系中，離心力 是一種作用在圍繞旋轉軸運動的物體上的慣性力，它使物體遠離自身的旋轉軸。想象一下游樂園中不停旋轉的游樂設施，它們在加速時能把你甩到墻壁上。（向心力指物體在做圓周運動時，指向圓心的力使物體向內加速運動。）
如果 Faith Hill 把歌詞中的離心運動（右）改成向心運動（左），這首歌會更加合理。
離心泵利用離心運動將旋轉能轉化為流體動力能來輸送流體。離心泵在許多行業和應用領域中都很常見，例如真空吸塵器和水泵、污水泵和氣體泵。
離心泵的基本運行過程三個階段：
流體進入泵殼，并穿過葉輪葉片
流體穿過葉輪進入擴壓器，與此同時速度和壓力不斷增大
擴壓器減慢了流體流動速度，但壓力持續增加
典型的離心泵。圖片由 Bernard S. Janse 提供。已獲得 CC BY-SA 3.0 許可，通過 Wikimedia Commons 分享。
在 COMSOL? 軟件中模擬離心泵
使用“CFD 模塊”附加的“攪拌器模塊”和 COMSOL Multiphysics? 軟件，你可以對離心泵進行建模并分析其運行情況。“離心泵”教學模型清晰演示了如何利用凍結轉子近似來建立旋轉機械仿真。
該示例使用的離心泵是由七個葉片和螺旋形蝸殼組成的半開式葉輪。葉輪的外半徑為 10 cm，這是汽車產品的標準尺寸。
展開 使用 Fluent 進行離心泵模擬 ￥5
使用 Fluent 進行離心泵的穩態模擬。附上了該模擬的 Fluent 案例文件。
通過CFD模擬改進離心泵水力設計
這意味著，隨著流量的增加，泵的功耗在達到極限之后將趨于穩定。
離心泵設計優化研究
渦輪機械中流動的復雜性主要是由于3D開發的結構涉及湍流、二次流、不穩定等。離心泵的設計過程最初基于經驗相關性、模型測試和工程經驗的結合。然而，如今的設計要求對內部流動有詳細的了解 -這在CFD的幫助下是可能的。
CFD模擬使離心泵內部的流動狀態可視化成為可能，并提供了有關泵的水力設計的寶貴信息。模擬結果用于計算和預測離心泵的性能，取代了過去漫長而昂貴的物理實驗。除了縮短整個設計周期外，還節省了大量的工作。
項目概況
在我們的案例研究中，我們將使用這個模擬項目作為模板：通過CFD模擬對離心泵設計進行優化。
該項目使用穩態多參考系（MRF）方法和k-ω SST湍流模型模擬了一臺典型的離心水泵。通過SIMPLE算法實現了壓力-速度耦合。MRF區域的旋轉速度為157.08 rad/s（1,500 rpm）。本項目研究了：1）出口葉片角和2）葉片數量對離心水泵性能的影響。使用SimScale對具有三個不同出口葉片角（即13、23和33度）和三個不同葉片數量（即6、8和10片）的葉輪的性能特性曲線以及局部和全局流量變量進行了數值預測。
所考慮的離心泵設計入口直徑為150 mm，出口直徑為151.5 mm，葉輪直徑為340 mm。域是使用SimScale平臺上的“快速十六進制網格”進行網格劃分的幾何體。
展開 使用 COMSOL 仿真軟件模擬離心泵
1998 年，鄉村歌手 Faith Hill 在“This Kiss”中歌唱到，陷入愛河中的她仿佛正經歷一場“離心運動”。我們猜測，要么她其實想盡快與男主角分手，要么她不幸將離心 與向心 混為了一談。我們得原諒這首 20 年經典老歌的一點失誤——畢竟相比于歌詞創作，認識離心力效應對于各種工業組件設計——例如汽車中的離心泵——更為重要。
什么是離心泵？
在旋轉參照系中，離心力 是一種作用在圍繞旋轉軸運動的物體上的慣性力，它使物體遠離自身的旋轉軸。想象一下游樂園中不停旋轉的游樂設施，它們在加速時能把你甩到墻壁上。（向心力指物體在做圓周運動時，指向圓心的力使物體向內加速運動。）
如果 Faith Hill 把歌詞中的離心運動（右）改成向心運動（左），這首歌會更加合理。
離心泵利用離心運動將旋轉能轉化為流體動力能來輸送流體。離心泵在許多行業和應用領域中都很常見，例如真空吸塵器和水泵、污水泵和氣體泵。
離心泵的基本運行過程三個階段：
流體進入泵殼，并穿過葉輪葉片
流體穿過葉輪進入擴壓器，與此同時速度和壓力不斷增大
擴壓器減慢了流體流動速度，但壓力持續增加
典型的離心泵。圖片由 Bernard S. Janse 提供。已獲得 CC BY-SA 3.0 許可，通過 Wikimedia Commons 分享。
在 COMSOL? 軟件中模擬離心泵
使用“CFD 模塊”附加的“攪拌器模塊”和 COMSOL Multiphysics? 軟件，你可以對離心泵進行建模并分析其運行情況。“離心泵”教學模型清晰演示了如何利用凍結轉子近似來建立旋轉機械仿真。
該示例使用的離心泵是由七個葉片和螺旋形蝸殼組成的半開式葉輪。葉輪的外半徑為 10 cm，這是汽車產品的標準尺寸。
展開 用MRF法模擬二維離心泵的流場 ￥10
附件是用MRF法模擬二維離心泵的流場的cas 和 dat 以及jou 等文件
可以用在泵的模擬借鑒
基本內容如下： 其中wall-1 運動
離心泵
概述
泵的基本參數
物理模型
二維離心泵
旋轉的葉輪和靜止的蝸殼
結構參數
進口直徑
出口直徑
入口安放角
出口安放角
葉片厚度
出口擴散角
網格模型
數值模型
邊界條件
Inlet
velocity inlet
Outlet
Outflow
Wall-1
wall
Wall-2
wall
求解過程
導入并檢查網格等
選擇計算模型
求解器
湍流模型
材料
邊界條件
求解方法
速度壓力耦合方式
求解格式
初始化
結果分析
壓力分布
速度分布
湍動能分布
出口截面速度
速度矢量圖等
展開 滑動網格法模擬二維離心泵的流場
絕對的好資料，好視頻
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用滑動網格法模擬二維離心泵的流場 ￥4.9
用滑動網格法模擬二維離心泵的流場
[案例分析]基于Fluent 14.5離心泵內部流場數值模擬教程
應用CFD技術，通過計算機對水泵內部流場進行虛擬試驗，可以快速獲得外特性曲線，并且能夠更好的在設計階段預測泵內部流動所產生的漩渦、二次流、邊界分離、喘振、汽蝕等不良現象，通過改進以提高產品可靠性。
本教程采用IS80-65-125型水泵的水力模型，通過具體步驟希望廣大同行能快速掌握運用Fluent對水泵進行CFD模擬的步驟方法。
二、建模
采用Creo 2.0 M020（Peo/Engineer）進行建模。本次教程不考慮葉輪前后蓋板與泵腔間的液體（事實證明對實際結果有一定影響，為了教程方便因此不予考慮，大家可以在實際工作中加入對前后腔體液體），建模只考慮進口管部分、葉輪旋轉區域部分、蝸殼部分。對于出口管，可以根據模型的特征進行判別，本次模擬是由于出口管路對實際模擬結果影響很小，不存在尺寸急變等特征，因此去掉了出口管段，以減少網格數量。建模如圖所示：
圖1 建立流道模型
三、網格劃分
建模完成后，導出*.x_t（或其他格式）格式，導入網格劃分軟件中進行網格劃分。網格劃分軟件有很多，各有各的優勢，主要采用自己熟練的一種即可。本次教程采用ICEM進行網格劃分。進口段為直錐型結構，采用六面體網格。葉輪和蝸殼部分采用四面體非結構網格（也可以采用六面體網格，劃分起來比較麻煩）。對于工程應用，可以采用不劃分邊界層網格，劃分邊界層網格比較費時間，生成的網格數量也很高，但是從模擬的外特性曲線來看，差別不是很大，但是對于研究邊界層流動對性能的影響，就必須劃分邊界層，對于采用有些壁面條件，也必須劃分邊界層（該部分查看其它教程）。
展開 實操視頻合集 I CFD、Fluent、STAR-CCM+在能源行業的應用，限時分享！
小編為大家整理了一期能源軟件操作視頻合集，讓我們一起來看看CFD仿真是如何應用在能源行業的吧~
內容包含油氣分離、汽輪機、燃氣輪機、天然氣、大渦模擬、離心機等方面，應用Fluent、STAR-CCM+、CFX、CFD等軟件，免費分享給大家，希望對大家有幫助~
內容目錄
1
Fluent天然氣多組分輸運
2
Fluent、LES大渦模擬有意思的流動非定常性
3
水平軸風力渦輪機（HAWT）運動參考系+周期邊界
4
基于Fluent的離心泵葉輪空化模擬
5
油水分離器模擬
6
離心風機STAR CCM+仿真操作
7
基于 STAR CCM+的燃氣輪機氣動仿真分析
8
渦流破碎：煤粉燃燒
9
STARCCM+可壓縮流：氣輪機后處理
10
多相流：自適應網格油箱晃動
11
Ansys CFX仿真計算汽輪機轉速
12
利用Ansys的渦輪靜態結構仿真
13
Centrifugal Pump離心泵葉輪CFD仿真最詳細最全教程_ANSYS 2020
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