無過載離心泵葉輪內(nèi)三維不可壓湍流場計算.doc
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無過載離心泵葉輪內(nèi)三維不可壓湍流場計算,全文8頁2952字 敘述真切摘要 采用添加源項的方法，考慮旋轉與曲率的影響對標準k-ε湍流模型進行修正，在壓強連接的隱式修正法（simple-c）建立的壓力速度校正方程基礎上，用交替方向隱式法（adi）求解線性方程組，求解了無過載離心泵葉輪內(nèi)三維不可壓湍流場，揭示了該種泵的進口回流...
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無過載離心泵葉輪內(nèi)三維不可壓湍流場計算
全文8頁2952字 敘述真切
摘要 采用添加源項的方法，考慮旋轉與曲率的影響對標準k-ε湍流模型進行修正，在壓強連接的隱式修正法（SIMPLE-C）建立的壓力速度校正方程基礎上，用交替方向隱式法（ADI）求解線性方程組，求解了無過載離心泵葉輪內(nèi)三維不可壓湍流場，揭示了該種泵的進口回流和出口二次流等流動特征。研究結果將對無過載離心泵的基于流場計算的優(yōu)化設計有指導意義。
敘詞：無過載 離心泵 湍流 計算流體動力學
3-D INCOMPRESSIBLE TURBULENT
FLOW CALCULATION IN THE
IMPELLERS OF NON-OVERLOAD
CENTRIFUGAL PUMPS
Yuan Shouqi Chen Chi Zheng Ming Li Yi
（Jiangsu University of Science and Technology）
Abstract By using the k-ε turbulent model modified to consider the curvature and rotation, applying SIMPLE-C algorithm to make pressure-velocity correction equation, utilizing Alternative Direction Implicit method to solve linear equations, the 3-D incompressible turbulent flow in the impellers of non-overloaded centrifugal pumps is computed. It shows that there exists back flow in the inlet and secondary flow in the outlet, etc., which will be supportive to the optimal design of non-overload centrifugal pumps on the basis of flow field calculation.
Key words：Non-overload Centrifugal pump Turbulent flow Computational fluid dynamics
0 前言
比轉速在30（甚至更?。┑?0的低比速離心泵具有流量小、揚程高的特點。其軸功率特性曲線呈上升趨勢，致使在運行時容易燒壞電動機。由于它廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，因而造成了巨大的損失。文獻［1］提出了一種無過載離心泵的設計方法，保證了在整個流量范圍內(nèi)軸功率不超過一個最大值，從而可防止電動機過載。它的理論基礎是葉片出口安放角等于葉片出口絕對液流角。其葉片包角較普通離心泵要大，葉片彎曲較嚴重。
盡管在文獻［1］中對無過載離心泵的設計做了詳細的論述，但其內(nèi)部流動特征尚未得到展示。文獻［2］用邊界層近似分析了有旋轉和曲率的葉輪內(nèi)二維湍流；吳玉林等人［3］計算了設計與非設計工況下的葉輪內(nèi)湍流；文獻［4］中采用了一種高級渦方法，經(jīng)有限差分離散后求解了葉輪內(nèi)二維非穩(wěn)定流。鑒于國內(nèi)外目前尚無成熟的計算模型，本文仍采用以雷諾時均法為基礎的雙方程湍流模式理論首次計算無過載離心泵葉輪內(nèi)湍流。雙方程模型考慮了兩個湍流量的對流、擴散及其隨時間的變化，能較真實地描述許多流動的主要物理特征，是近年來研究最深入、最廣泛的模式之一。
參 考 文 獻
1，袁壽其. 低比速離心泵理論與設計. 北京∶機械工業(yè)出版社，1997
2，畢志予，吳達人. 離心葉輪內(nèi)二維湍流邊界層的數(shù)值計算. 農(nóng)業(yè)機械學報，1990，（1）∶83～89
3，Wu Y L, Dai J. Turbulence flow simulation through centrifugal pump impeller at design and off-design conditions. In∶ the 2??nd? Inter. Conf. Pumps Fans, Beijing, 1995∶155～167
4，Kmemoto，et al.Compute unsteady-calculation of two-dimension flow through a centrifugal impeller by an advanced vortex method. In∶ the 5th? Asian Inter. Confer. Fluid Machinery, Korea, 1997∶133～140
5，郭乃龍. 螺旋離心泵性能與內(nèi)部三維不可壓湍流流動及應用混沌∶［博士學位論文］鎮(zhèn)江∶江蘇理工大學，1997
6，陶文銓編著. 數(shù)值傳熱學. 西安∶西安交通大學，1988
7，Tourlidakis A.Numerical modeling of viscous turbo-machinery flows with a pressure correction method∶ ［Ph.D. Thesis］. England∶ Cranfield Univ., 1992
全文8頁2952字 敘述真切
摘要 采用添加源項的方法，考慮旋轉與曲率的影響對標準k-ε湍流模型進行修正，在壓強連接的隱式修正法（SIMPLE-C）建立的壓力速度校正方程基礎上，用交替方向隱式法（ADI）求解線性方程組，求解了無過載離心泵葉輪內(nèi)三維不可壓湍流場，揭示了該種泵的進口回流和出口二次流等流動特征。研究結果將對無過載離心泵的基于流場計算的優(yōu)化設計有指導意義。
敘詞：無過載 離心泵 湍流 計算流體動力學
3-D INCOMPRESSIBLE TURBULENT
FLOW CALCULATION IN THE
IMPELLERS OF NON-OVERLOAD
CENTRIFUGAL PUMPS
Yuan Shouqi Chen Chi Zheng Ming Li Yi
（Jiangsu University of Science and Technology）
Abstract By using the k-ε turbulent model modified to consider the curvature and rotation, applying SIMPLE-C algorithm to make pressure-velocity correction equation, utilizing Alternative Direction Implicit method to solve linear equations, the 3-D incompressible turbulent flow in the impellers of non-overloaded centrifugal pumps is computed. It shows that there exists back flow in the inlet and secondary flow in the outlet, etc., which will be supportive to the optimal design of non-overload centrifugal pumps on the basis of flow field calculation.
Key words：Non-overload Centrifugal pump Turbulent flow Computational fluid dynamics
0 前言
比轉速在30（甚至更?。┑?0的低比速離心泵具有流量小、揚程高的特點。其軸功率特性曲線呈上升趨勢，致使在運行時容易燒壞電動機。由于它廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，因而造成了巨大的損失。文獻［1］提出了一種無過載離心泵的設計方法，保證了在整個流量范圍內(nèi)軸功率不超過一個最大值，從而可防止電動機過載。它的理論基礎是葉片出口安放角等于葉片出口絕對液流角。其葉片包角較普通離心泵要大，葉片彎曲較嚴重。
盡管在文獻［1］中對無過載離心泵的設計做了詳細的論述，但其內(nèi)部流動特征尚未得到展示。文獻［2］用邊界層近似分析了有旋轉和曲率的葉輪內(nèi)二維湍流；吳玉林等人［3］計算了設計與非設計工況下的葉輪內(nèi)湍流；文獻［4］中采用了一種高級渦方法，經(jīng)有限差分離散后求解了葉輪內(nèi)二維非穩(wěn)定流。鑒于國內(nèi)外目前尚無成熟的計算模型，本文仍采用以雷諾時均法為基礎的雙方程湍流模式理論首次計算無過載離心泵葉輪內(nèi)湍流。雙方程模型考慮了兩個湍流量的對流、擴散及其隨時間的變化，能較真實地描述許多流動的主要物理特征，是近年來研究最深入、最廣泛的模式之一。
參 考 文 獻
1，袁壽其. 低比速離心泵理論與設計. 北京∶機械工業(yè)出版社，1997
2，畢志予，吳達人. 離心葉輪內(nèi)二維湍流邊界層的數(shù)值計算. 農(nóng)業(yè)機械學報，1990，（1）∶83～89
3，Wu Y L, Dai J. Turbulence flow simulation through centrifugal pump impeller at design and off-design conditions. In∶ the 2??nd? Inter. Conf. Pumps Fans, Beijing, 1995∶155～167
4，Kmemoto，et al.Compute unsteady-calculation of two-dimension flow through a centrifugal impeller by an advanced vortex method. In∶ the 5th? Asian Inter. Confer. Fluid Machinery, Korea, 1997∶133～140
5，郭乃龍. 螺旋離心泵性能與內(nèi)部三維不可壓湍流流動及應用混沌∶［博士學位論文］鎮(zhèn)江∶江蘇理工大學，1997
6，陶文銓編著. 數(shù)值傳熱學. 西安∶西安交通大學，1988
7，Tourlidakis A.Numerical modeling of viscous turbo-machinery flows with a pressure correction method∶ ［Ph.D. Thesis］. England∶ Cranfield Univ., 1992
