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1、 多级泵多级泵 PumpLinx 仿真报告仿真报告 中国船舶重工集团公司第 704 研究所 上海海基盛元信息科技有限公司 目录目录 1 简介 . 1 1.1 多级泵的简介 . 1 1.2 CFD 技术简介 . 1 1.3 泵的 CFD 模拟 . 2 2 多级泵的 PumpLinx 仿真步骤. 2 2.1 多级泵的稳态计算 . 2 2.1.1 几何模型的导入 . 2 2.1.2 网格划分 . 9 2.1.3 交互面的创建 . 11 2.1.4 模型选择与设置 . 12 2.1.5 边界条件设置 . 14 2.1.6 流体工质的定义 . 15 2.1.7 计算 . 15 2.1.8 结果后处理 .
2、 17 3 总结 . 23 4 附录 . 23 4.1 CFD 技术 . 23 4.2 泵的 CFD 模拟 . 24 4.3 通用 CFD 软件 . 24 4.4 通用 CFD 软件的主要优点 . 24 4.5 通用 CFD 软件的缺点 . 25 4.6 PumpLinx 简介 . 25 4.7 PumpLinx 的技术优势 . 25 4.8 PumpLinx 独特的专有网格技术 . 27 4.9 选择 PumpLinx 的理由 . 28 4.9.1 通用 CFD 软件 FLUENT 和泵 CFD 模拟专用 CFD 软件的比较 . 28 4.9.2 选择 PumpLinx 的理由 . 30 1
3、 简介简介 1.1 多级泵多级泵的简介的简介 多级泵是由三级同轴离心泵组成，叶片数分别为 10、7、9 片，转速都为 985 转/分，如图 1 所示。离心泵就是根据离心力原理设计的，高速旋转的叶轮叶片 带动水转动将水甩出，从而达到输送的目的。离心泵是最常见的动力式泵。动力 式泵靠快速旋转的叶轮对液体的作用力，将机械能传递给液体，使其动能和压力 能增加，然后再通过泵缸，将大部分动能转换为压力能而实现输送。动力式泵又 称叶轮式泵或叶片式泵。 图 1 多级泵的三维造型 1.2 CFD 技术简介技术简介 计算流体动力学（CFD）是在计算机上求解描述流体运动、传热和传质的偏 微分方程组，并且对上述现象进
4、行过程模拟。CFD 技术可用来进行流体动力学的 基础研究，复杂流动结构的工程设计，了解在燃烧过程中的化学反应，分析实验 结果等。 CFD 技术求解问题的过程是按下列步骤进行的： 1. 前处理 （1） 几何模型的创建：在 CAD 软件中创建几何模型。 （2） 网格划分：将几何模型导入到网格划分软件进行网格划分。 2. 求解 （1） 边界条件设置：根据已知条件对边界条件进行设置。 （2） 工质设置：输入工质参数。 （3） 计算 3. 后处理：显示所关心的结果，包括压力、速度、温度数值，为了方便直 观，也可以以三维云图的形式显示。 1.3 泵的泵的 CFD 模拟模拟 泵的 CFD 模拟就是利用现代
5、CFD 技术模拟泵的流量、扬程、轴功率、效率 等参数，这样在泵的设计阶段就可以了解泵的性能，避免设计失误，减少试验成 本，缩短设计周期。 Pumplinx 是专业的泵的仿真软件。在 Pumplinx 操作过程中，所有的 CFD 步 骤只需要在一个界面下完成，包括几何模型的处理、网格划分、求解、后处理。 Pumplinx 内置了很多泵阀的模板， 所以不管是网格划分还是计算都是非常简洁高 效的。 总之， 用 Pumplinx 软件来模拟多级泵能够大大缩短时间， 而且操作简单， 计算速度快，结果准确。 2 多级泵多级泵的的 PumpLinx 仿真步骤仿真步骤 2.1 多级泵多级泵的稳态计算的稳态计算
6、 2.1.1 几何模型的导入几何模型的导入 1.双击PumpLinx软件， 点击Mesh选项卡下的Import/Export Geometry or Grid， 点击 “Import Surface From STL Triangulation File” ， 将多级泵的几何模型 （.stl 格式） 导入 pumplinx，如图 2.1 所示。 图 2.1 PumpLinx 中多级泵模型图 2.单位换算。 PumpLinx 软件默认的是所读入的几何模型的单位都为国际单位。 点击 Gemetric Entities 选项卡下 CAD Surfaces 下的几何模型，点击 Mesh 选项卡 下“”
7、 ，因为创建几何模型时所用单位为 mm，所以选 择 Millimeter，最后点击 Scale。如图 2.2 所示。 图 2.2 单位换算 3.对模型进行切割。导入的面几何文件是个完整的曲面，为了方便之后定义 边界条件，所以要对整个面进行切割。先按照非连续曲面切割，选择所要切割的 曲面，点击”Split/Combine Geometry or Grid”，选择“” ，然后 点击“Split Disconnected” ，曲面会被切割成几部分如图 2.3 所示。 图 2.3 模型切割后示意图 4. 对进口段 inlet_1 进行切割。 按照 30角度进行切割。 Pumplinx 会将大于 默认角
8、度的两个面分开，然后对面进行合并归类命名，如图 2.4 所示。 图 2.4 进口段 inlet_1 面分类 5. 对转子_1 （rotor_1） 进行切割。 按照 30角度进行切割， 如图 2.5 所示。 图 2.5 rotor_1 面命名示意图 6. 同理，对扩散器 1（diffuser_1）切割，因为需要将扩散器 1 跟出口段 1 的交互面分割出来，因此扩散器切割时角度要小，如图 2.6 所示。 图 2.6 diffuser_1 面命名示意图 7. 同理，对出口段 1（outlet_1）进行切割归类命名，如图 2.7 所示。 图 2.7 outlet_1 面命名示意图 8. 同理对进口段 2（inlet_2）进行切割命名，如图 2.8 所示。 图 2.8 进口段 2 面的命名示意图 9. 同理对转子 2（rotor_2）进行面切割命名，如图 2.9 所示。 图 2.9 转子 2 的面的命名示意图 10. 同理对扩散器 2
