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特別是在石油、化工、市政等行業中，凸輪轉子泵因其獨特的輸送能力和穩定性，逐漸成為不可或缺的流體輸送設備。近年來，隨著環保意識的增強和技術的不斷創新，凸輪轉子泵的市場需求持續增長。那么，對于如此受歡迎的凸輪轉子泵，你真的了解嗎？ 凸輪轉子泵是一種自吸式容積泵。通過同步齒輪驅動安裝在兩根軸上的兩個轉子相互反向旋轉。

一、凸輪泵在濃縮污泥輸送中的應用 凸輪泵是一種容積式轉子泵，它通過轉子的旋轉，將介質從泵的進口吸入，并在泵腔內形成一定的壓力，然后將介質從出口排出。在濃縮污泥輸送方面，凸輪泵具有以下顯著優勢： 1、高效輸送能力：凸輪泵的設計使得介質在泵內的流動路徑短且流暢，減少了能量的損失，從而提高了輸送效率。

選擇網格數對泵效率的影響進行無關性驗證（如圖3），確定流體域網格總數約為254萬。轉子結構離散化網格數量42萬，網格節點46萬，網格模型如圖4所示，潛污泵葉輪材料選擇鑄鐵，泵軸材料選擇45鋼。1.3邊界調節及求解設置采用ANSYS-CFX軟件對雙葉片環保泵進行全流道數值模擬，由于雙葉片環保泵內部流動復雜，存在旋轉剪切流動和漩渦流動，湍流模型選擇RNGk-ε模型。

一、轉子泵的工作原理及優勢 1、工作原理 轉子泵是一種容積式泵，通過兩個同步轉動的凸輪轉子在泵殼內相互嚙合和分離，實現液體的吸入和排出。在轉子轉動過程中，當轉子的齒槽脫離嚙合時，泵腔容積逐漸增大，形成負壓，液體在大氣壓的作用下被吸入泵腔；隨著轉子的繼續轉動，液體被帶到排出側，當轉子的齒槽重新嚙合時，泵腔容積逐漸減小，液體被擠壓排出泵腔。

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五、劃分轉子區域網格 Pumplinx具有強大的轉子模板網格劃分算法，可以按照下面的步驟輕松畫出質量很高的直齒輪泵轉子區域模板網格（或柱塞泵、內齒輪泵、螺桿泵等）： （1）rotortemplate

凍結轉子近似的基本作用是在指定位置上凍結轉子運動，使用戶可以研究固定位置上的轉子流場。凍結轉子近似由納維-斯托克斯和連續性方程控制，可節省計算時間和資源。常見的離心泵模型需要使用動網格，往往在模擬混合器從靜止狀態切換到基本混合模式的“啟動”階段上耗費大量時間。凍結轉子方法假設泵的葉片相對于葉輪是凍結的，并且可向周圍區域施加離心力。它還可以良好地計算泵的擬穩態條件。

Simerics-MP+運動機械模板網格技術 ： 針對不同的運動機械模型，提供了一個模板化的網格生成器，通過一鍵式的操作專門生成運動機械轉子部分的網格，如齒輪箱嚙合齒輪、離心泵、新月泵、滾動活塞壓縮機、螺桿壓縮機等的網格。這里主要 介紹Simerics軟件中螺桿壓縮機網格模板的使用。

CFD方法論已針對多種類型的泵和壓縮機進行了驗證。這是兩個示例：擺線泵和渦旋壓縮機。 擺線泵擺線轉子泵通常用于液壓馬達，由殼體內的一個內齒輪和一個外齒輪的偏心齒輪轉子組成。轉子形成密封腔，隨著流體的泵入，密封腔的體積和形狀會發生變化，重要的是要保持盡可能小的間隙，以最大程度地減少密封管線上的泄漏損失。

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。

本算例演示利用STAR CCM+中的網格重構功能模擬仿真擺線泵內部流場。 1 問題描述 擺線泵是一種包含有內轉子和外轉子的裝置，其內轉子和外轉子具有與其齒數相關的不同轉速，當轉子旋轉時，通過轉子間動態變化的容積將流體從入口輸送到出口。 擺線泵模擬的最大問題是處理轉子之間的狹小間隙。轉子旋轉會導致小間隙中的網格質量降低。

考慮重力引起轉子的靜彎曲撓度，設置重力加速度為9.81 m/s2;考慮轉子旋轉過程產生的離心力，轉速設為5 400 r/min,角加速度為120 r/min2;每級葉片按等質量作為分布質量添加到每級的輪盤上，設置每級的分布質量。(4) 劃分網格單元。網格單元尺寸為69.487 5 mm,網格單元總數為45 242,節點總數為74 141。生成的轉子模型網格圖見圖3。

本算例演示利用STAR CCM+中的網格重構功能模擬仿真擺線泵內部流場。 1 問題描述 擺線泵是一種包含有內轉子和外轉子的裝置，其內轉子和外轉子具有與其齒數相關的不同轉速，當轉子旋轉時，通過轉子間動態變化的容積將流體從入口輸送到出口。 擺線泵模擬的最大問題是處理轉子之間的狹小間隙。轉子旋轉會導致小間隙中的網格質量降低。

鑒于六面體結構化網格在尺度控制方面的優越性，本文采用ICEM網格劃分軟件分別對進水流道、葉輪、出水流道三部分進行結構化網格劃分。

圖3 轉子區域網格圖4 嚙合間隙處網格 SCORG與PumpLinx實現無縫集成，SCORG生成的轉子結構網格可直接輸入至PumpLinx。PumpLinx內置有螺桿壓縮機的數值分析模板，通過輸入螺桿壓縮機的齒數、轉速、旋轉中心等運行參數，即可自動設置螺桿壓縮機轉子部分的動網格，進而進行流場數值分析。

注意在轉子運動過程中，轉子壁面不允許碰觸到背景網格的壁面，也不允許轉子壁面相互碰觸。

image-202206102322554292 STAR CCM+設置啟動STAR CCM+，新建Simulation2.1 導入網格利用菜單File > Import > Import Volume Mesh導入計算網格幾何模型如下圖所示。注意觀察三個區域的設計。注意在轉子運動過程中，轉子壁面不允許碰觸到背景網格的壁面，也不允許轉子壁面相互碰觸。

齒輪泵包含1個入口與1個出口，其中出口的相對靜壓為1 psi，入口相對總壓為0 psi。內轉子轉速為7 轉/秒，外轉子轉速為6 轉/秒。使用浸沒固體域（Immersed Solid Domain）來模擬內轉子，使用旋轉流體域來模擬內轉子周圍的流體，使用靜止流體域來模擬入口和出口通道中的流體。

課題展望： （1）仿真方面，目前采用黏度模型來模擬轉子間的接觸，流固耦合可以模擬內外轉子的接觸，使仿真更接近真實。 （2）擺線泵的性能受到轉子的齒數、轉速、出口壓力、溫度等的影響，基于FSI對擺線泵的工況可進一步詳細研究。

3、ANSYS 動力學模塊集成 無縫傳遞軸承參數進行轉子動力學分析。 轉子系統瞬態動力學分析 4、OptiSLang優化模塊集成 實現軸承參數敏感性與優化分析，通過輸入幾何、材料、潤滑油、運動條件等參數，輸出軸心位置、油膜厚度、彈性變形、充油率等目標參數。