Simerics PumpLinx教程资料(一)

专业CFD泵模拟软件PumpLinx 随着CFD技术的发展，CFD应用已经渗透到包括泵在内的所有工业领域，但CFD软件的应用仍然受到软件的易用性、计算精度以及计算效率等问题的困扰。

为了解决这些问题，Simerics推出了专业的泵CFD模拟软件——PumpLinx，Pum pLinx在泵的CFD模拟方面具有以下独特的技术优势：➢PumpLinx软件内置了多种类型泵模板，覆盖了大约98%的泵。

确保CFD模拟过程更有效率、更容易保证模拟精度。

➢稳健而精确的气蚀模型：除了标准的多物理模型之外，值得夸耀的是PumpL inx拥有工业界独一无二的气蚀模型。

气蚀模型经历了真实工业应用的测试和验证。

对于非常困难的问题，在其他软件都失败的情况下，PumpLinx依然可以收敛。

PumpLinx不但能准确地预测气蚀对泵效率的影响，还可以准确地预测气蚀损害可能发生的位置。

当气蚀效应不可忽略时，这一能力对于改进泵设计、提高产品质量起到至关重要的作用。

➢快速计算：对于不同的泵配置，如齿轮泵或叶片泵，已经通过专门的模块预编程到PumpLinx之内，几分钟之内就可以完成设置。

至于计算速度，在泵类应用方面，PumpLinx通常比其他CFD软件快五倍。

➢高度自动化的网格生成：PumpLinx自动化网格生成能力能够使用户通过简单的两到三步快速的创建网格。

通过二元细化和自适应技术来建立高效、高分辨率的网格，即使尺度差异悬殊的复杂几何也是如此。

独特的泵模板提供了针对专门泵部件的网格生成工具。

确保迅速生成可以满足CFD计算要求的高质量网格。

➢PumpLinx软件在单一的用户界面完成网格划分、模型设置、解算和后处理，可以迅速验证和优化您所设计的泵。

子模块PumpLinx是美国Simerics公司专门为各类泵的水力学模拟计算开发的CFD （计算流体动力学）软件。

PumpLinx的核心部分是一个功能强大的CFD求解器，能够求解可压缩和不可压缩流体流动、传热、传质、湍流、空化等物理现象。

PumpLinx 软件软件简介及其在核电用简介及其在核电用简介及其在核电用泵泵CFD 仿真中的应用北京海基科技发展有限责任公司2012年11月y w w w .h i k e y t e c h .c o m H i -K e目录1.引入专业泵CFD 仿真软件的必要性 (3)2. PumpLinx 公司及软件介绍 (4)2.1 公司介绍.............................................................................................................4 2.2 P UMP L INX 软件介绍............................................................................................4 2.2.1 PumpLinx 专业的泵、阀模板. (4)2.2.2 PumpLinx 高效的求解器 (5)2.2.3 PumpLinx 独特的专有网格技术 (5)2.2.4 PumpLinx 专业的空化与汽蚀模型 (7)2.2.5 计算结果的可靠性 (7)3. PumpLinx 的应用范围 (8)4. PumpLinx 在核电用泵中的典型应用 (13)4.1 核电用单级轴流冷却水泵的仿真 (13)4.2 核电用离心泵仿真 (15)4.3 双吸离心泵仿真 (16)4.4 多级离心泵及其他应用仿真 (19)5. PumpLinx 模块模块配置清单..............................................................................226. 总结........................................................................................................................23 y w w w .h i k e y t e c h .c o m H i -K e1.引入引入专业泵专业泵CFD 仿真软件仿真软件的必要性的必要性 随着世界工业发展水平和人类生活水平对能源需求量的不断提高，世界范围内，以石化燃料为主的一次能源逐渐枯竭；从现有的可再生能源看，水力资源开发难度逐渐加大；太阳能、风能等一时难以作为大规模能源补充，受气象和地理条件限制，开发能力有限。

pumplix柱塞泵模拟原理Pumplix柱塞泵模拟原理是一种常见的流体传动机构，主要由柱塞、连接杆、曲柄和泵体等部分组成。

它通过曲柄的旋转运动将直线运动的柱塞转化为流体的压力能，从而实现流体的输送和增压。

以下是有关Pumplix柱塞泵模拟原理的详细介绍。

1. Pumplix柱塞泵的结构Pumplix柱塞泵主要由泵体、柱塞、密封件、连接杆、曲柄等部分组成。

泵体是一个封闭的容器，具有进出口。

柱塞是通过连接杆固定在泵体内的，其运动轨迹为直线。

连接杆将柱塞与曲柄相连接，通过曲柄的旋转运动带动柱塞作往复运动。

密封件用于保证泵体与柱塞之间的密封性，防止流体泄漏。

2. Pumplix柱塞泵的工作原理Pumplix柱塞泵的工作原理是通过曲柄的旋转运动将转动惯量转化为流体的压力能。

整个工作过程可以分为吸入期（进油期）和排泄期（出油期）两个阶段。

在吸入期中，当柱塞运动至最低点时，吸入阀门打开，流体通过进口进入泵体内部。

同时，随着曲柄的旋转，连接杆将柱塞往上推，使得泵体内的流体被压缩，流经泵体内的排油阀门，将流体推入排油管道。

在排泄期中，当柱塞运动至最高点时，排油阀门打开，压缩的流体从泵体流出，经过排油管道输送到需要的地方。

此时，柱塞开始向下运动，吸入阀门关闭，进入下一个吸入期循环。

3. Pumplix柱塞泵模拟的原理Pumplix柱塞泵模拟是一种模拟实际工作原理的虚拟实验方法。

通过计算机模拟和数学建模，可以对柱塞泵的工作特性进行分析和优化。

在Pumplix柱塞泵模拟中，通过输入特定的参数，如柱塞直径、曲柄半径、流体密度等，可以模拟泵体的运动轨迹、流体压力和流量等重要参数。

通过对这些参数的分析，可以评估柱塞泵的性能，优化设计方案，提高工作效率和可靠性。

Pumplix柱塞泵模拟原理包括以下几个步骤：1）建立数学模型：根据柱塞泵的结构和运动特性，建立数学模型，包括运动方程、流体力学方程和动力学方程等。

2）参数输入：根据实际情况和需求，输入相关参数，如柱塞直径、曲柄半径、流体密度等。

1.离心泵数值仿真指导教程本章对离心泵数值仿流程和步骤进行详细说明。

PumpLinx算例文件目录下会生成几个重要文件，其中“.sgrd”文件为网格文件，记录网格信息；“.spro”文件为工程文件，记录模型及边界条件设置信息；如需打开一个完整的算例，工程文件和网格文件缺一不可。

“.stl”文件为PumpLinx支持的几何模型导入格式。

1.1离心泵几何模型导入►在CAD软件中将离心泵进口段、转子部分和蜗壳出口段分别以stl格式导出。

►注意:在导出几何模型之前，需要将进口段、转子部分和蜗壳出口段分成三个部分，以便在进行数值仿真时可以顺利生成动/静流体域之间的交互面。

如下图所示：►运行PumpLinx软件，新建一个工程文件，界面如下：►选择界面左边的Mesh窗口命令（一共4个窗口选项，分别是Mesh、Model、Simulation 和Result，分别代表各个步骤）。

►选择“Import/Export Geometry or Grid”命令，点击“Import Surface From STL Triangulation File”，选择事先从CAD文件中导出的stl文件，如图所示：此步骤也可直接打开PumpLinx标准算例文件“centrifugal_initial_stl_surface.spro”，其默认存储路径为：“C: /Program Files/Simerics/Tutorials/Centrifugal”。

1.2 切分离心泵边界面1.2.1对离心泵流体域进行分区►点击“Split/Combine Geometry or Grid”命令，选择“Split Disconnected”命令对分块的几何模型进行切分。

►几何体被分为pump_1，pump_2和pump_3三部分，分别将对应部分命名为Inlet，Rotor和Volute，即进口、转子和蜗壳三部分。

重命名pump_1为volute，即蜗壳出口部分；重命名pump_2为rotor，即转子部分；重命名pump_3为inlet，即进口部分。

用stl（三角线网络）读入。

每个部分分别建立网格。

再建立进出口网格
再转子部分网格
再蜗壳网格
都完了后可以，切割看里面的网格
之后把几个部分连接起来
网格完成后，设置计算用的模型mode
再点选需要的泵
右框为选中的，分别是离心泵、湍流、空化
之后这里会出现你刚才选择的。

之后设置离心泵的参数，包括叶片数目、转动中心【0,0,0】、旋转方向、转速
之后选择右边的项进行流体设置
即：
在设置边界（出入口）
入口设置
再指定转子：
结束后就可以了，文件另存为
放置两个监测点，图标在右上角。

监测点1、2。

选择这些：
选择要观看的图：
下图所示为压力云图（实时变化的）：
随着压力变高，如下图所示：
又降了：
我要看2个监测点压力的变化图：
看出口总压的：
放大的话可以看到结果在慢慢收敛（和gambit操作一样，拖动鼠标向上拉是放大）
下一段：（罗茨泵）
时速100公里，网格100多万。

结构网格：网格为四边形而且左右邻居网格比较亲，按照一定顺序排列的。

多边形网格好。

可以显示动画：
还可以换成动网格动态计算：
其他设置如前不变：
只看叶轮，会转的：（此工况要算一天）
容积泵（滑片泵）其转子用结构网格
五个大气压，转速4000
背面出现空化：
容积泵主要就是依靠间隙小。

fluent动网格就是经过一段是时间新生成一些三角形网格
搜索论文发现很少有论文用软件正经地算过三维的容积泵。

绝对压力？？算空化。

pumplinx的编程Pumplinx是一种基于CFD（计算流体动力学）的软件，主要用于模拟和优化泵类设备的设计和性能。

Pumplinx提供了丰富的功能和工具，使工程师能够准确地分析和预测泵的性能，从而进行工程决策和优化。

Pumplinx的编程功能是软件中一个重要的组成部分，它可以帮助用户更好地扩展和自定义软件的功能。

编程功能可以通过几种不同的方式实现，主要包括使用Pumplinx提供的API（应用程序接口）、使用Python脚本以及使用定制的用户函数等。

首先，Pumplinx提供了一套完整的API，这使得用户可以使用多种编程语言（如C++和Fortran）开发自己的程序代码，并与Pumplinx软件进行交互。

通过API，用户可以实现自己的模型、边界条件、材料属性等，并将其集成到Pumplinx的求解器中。

这样一来，用户可以根据自己的需要更好地控制模拟过程，并对软件的功能进行定制。

其次，Pumplinx还支持使用Python脚本编程。

Python是一种简单易用的脚本语言，流行于科学计算和数据分析领域。

通过使用Python脚本，用户可以直接在Pumplinx的环境中编写代码，从而更加灵活地控制软件的行为。

用户可以编写脚本来自动化一些常见的任务，比如模拟参数的批量调整、结果的可视化等。

此外，Python还提供了丰富的科学计算库和绘图工具，可以进一步扩展Pumplinx的功能。

最后，Pumplinx允许用户使用定制的用户函数来完成一些特定的任务。

用户函数是用户自己定义的子程序，通过将这些函数集成到Pumplinx的求解器中，用户可以对求解过程进行定制。

用户函数可以用来实现一些特定的物理模型或数值方法，从而满足特定的工程需求。

用户函数的开发需要一定的编程知识和经验，但是它提供了更高的灵活性和自由度，可以根据具体问题进行定制化开发。

总之，Pumplinx的编程功能为用户提供了一种强大的工具，使其可以更好地扩展和个性化软件的功能。