COMSOL®仿真软件:离心泵建模、运行情况分析

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认识离心力效应对于各种工业组件设计,类事汽车中的离心泵更为重要。那哪此是离心泵?在旋转参照系中,离心力是类事 作用在围绕旋转轴运动的物体上的惯性力,它使物体远离自身的旋转轴。想象一下游乐园中不停旋转的游乐设施,它们在加速时能把你甩到墙壁上。(向心力指物体在做圆周运动时,指向圆心的力使物体向内减速运动。)

离心泵利用离心运动将旋转能转化为流体动力能来输送流体。离心泵在这些行业和应用领域中都很常见,类事真空吸尘器和水泵、污水泵和乙炔乙炔气体体体泵。

离心泵的基本运行过程有五个阶段:流体进入泵壳,并穿过叶轮叶片;流体穿过叶轮进入扩压器,与此同时效率和压力不断增大;扩压器更慢了流体流动效率,但压力持续增加。

在COMSOL®软件中模拟离心泵

使用“CFD模块”附加的“搅拌器模块”和COMSOL Multiphysics®软件,就让对离心泵进行建模并分析其运行情况报告。“离心泵”教学模型清晰演示了何如利用冻结转子近似来建立旋转机械仿真。

该示例使用的离心泵是由七个叶片和螺旋形蜗壳组成的半开式叶轮。叶轮的外半径为10 cm,这是汽车产品的标准尺寸。为了分析各种不同的泵配置,该几何形状被角度参数化。

离心泵几何模型

教学模型通过一步步指导,演示了各种实用的建模操作,这包括:对旋转域和非旋转域分割几何;利用参数化分析计算泵形状曲线;拉伸网格、入口通道和出口通道;使用角度参数化定义几何;几何形状去除。

专业的离心泵建模功能

COMSOL®软件中的冻结转子形状是分析离心泵及这些类型的涡轮机械的“利器”。冻结转子近似的基本作用是在指定位置上冻结转子运动,使用户能不能 研究固定位置上的转子流场。

冻结转子近似由纳维-斯托克斯和连续性方程控制,可节省计算时间和资源。常见的离心泵模型前要使用动网格,往往在模拟混合器从静止情况报告切换到基本混合模式的“启动”阶段上耗费血块时间。冻结转子辦法 假设泵的叶片相对于叶轮是冻结的,就让 可向付近区域施加离心力。它还能不能 良好地计算泵的拟稳态条件。近似值可用作删改仿真的初始条件,借此计算出一段时间步的最终解。

专门的CFD功能不能 能帮助用户更轻松地求解冗杂的离心泵模型。

在COMSOL®软件中,你也能不能 使用代数多重网格(AMG)辦法 来求解具有删改又冗杂的大型几何形状的CFD模型。此辦法 不用使用不同级别的网格(事实上,它只前要有五个网格)。这项功能不能 能为计算成本极高的非线性模型提供稳健的解。

查看仿真结果

运行仿真就让,就让绘制离心泵入口和出口处的质量流量计探头。此例中,入口和出口的值相等,这表明大伙儿没办法 在此质量守恒中观察到任何机会存在的数值误差。近乎完美的质量守恒表明数值误差应该很小。下表中的“跃值”表示入口处总压力的变化。

观察下图中的压力和效率大小分布,能不能 看一遍,从入口通向泵蜗壳的径向方向上,压力上升,而效率反复变化。

模型方程的解可生成泵性能曲线。这条曲线是选折 离心泵设计是与否适用于特定产品应用的至关重要的判断标准。泵的优化配置实现了有五个主要目标:最高效率、延长寿命、降低运行成本。

在使用此模型时,你或许就让修改泵的设计,并运行形状优化研究。欢迎在下方留言,与大伙儿分享你的进展和结果!