当前位置：文档之家 › 离心泵数值仿真指导教程

离心泵数值仿真指导教程

  • 格式：pdf
  • 大小：2.63 MB
  • 文档页数：22

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_s_intial_stl_surface_v3.4.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。

1.2.2 切分并定义进口段边界面►选择进口段几何模型，设置75度分割角，点击Split by Angle选项，将进口段分为inlet_1，inlet_2和inlet_3三部分。

►重命名inlet_1为inlet_wall，即进口壁面；►重命名inlet _2为inlet_mgi，即进口与转子部分的交互面；►重命名inlet _3为inlet_inlet，即进口面。

1.2.3 切分并定义转子部分边界面►选择转子部分几何模型，设置30度分割角，点击Split by Angle选项，转子部分切分成rotor_01至rotor_20数个部分。

由于设置了Maximum Num. of Splits值为20，因此最多允许划分的几何面为20。

►重命名rotor_01为rotor_top，即外盖板面；►重命名rotor_02为rotor_bottom，内盖板面；►重命名rotor_03为rotor_mgi，转子与蜗壳部分的交互面；►重命名rotor_10为rotor_inlet，转子与进口部分的交互面；►合并rotor_04至rotor_09，rotor_11至rotor_20部分，并重命名为rotor_blades。

1.2.4 切分并定义蜗壳出口部分边界面►选择蜗壳出口段几何模型，设置89度分割角，点击Split by Angle选项，蜗壳出口段被划分为volute_1至volute_7数个部分。

►重命名volute_1为volute_wall，蜗壳壁面；►重命名volute_2为volute_mgi，蜗壳与转子部分交互面；►重命名volute_5为volute_outlet，蜗壳出口；►合并剩下的面，并重命名为volute_rotating_walls。

►最终切分好的边界面如下图所示：►该步骤完成后，可将此文件与算例文件“centrifugal_s_prepared_surfaces_v3.4.spro”对比，该算例文件默认路径为：C: /Program Files/Simerics/Tutorials/Centrifugal。

►保存该文件。

1.2 生成网格1.2.1创建入口段网格模型►在Mesh窗口下，选择General Mesher命令。

►在界面右边的Geometric Entities窗口下，选择定义好的进口部分的所有几何面，注意一定是封闭的进口段几何体。

►设置网格划分参数，其中最大网格尺度为0.05，最小网格尺度为0.001，面网格尺度为0.025。

此处采用的是相对尺寸的方法划分网格，以x方向为例，x方向上存在最大和最小几何尺寸，将最大几何尺寸和最小几何尺寸之间的距离视为单位长度，当网格尺度为0.04时，该单位长度乘以0.04即为最大网格的尺寸。

►网格生成后，在Geometric Entities窗口下，会新增general mesh网格，即为进口部分网格模型，点开左边的小三角符号，将新增的general mesh重命名为inlet。

►网格显示在Result窗口下，先在Geometric Entities窗口下选择新生成的Inlet部分网格模型；在Result窗口下勾选Grid选项，即可显示网格。

►如网格密度不够，可通过调整最大网格尺寸和面网格尺寸，细化进口部分的网格。

1.2.2创建转子部分网格模型►在Mesh窗口下，选择General Mesher命令；►设置Maximum Cell Size为0.04，Cell size on Surfaces为0.01；►在界面右边的Geometric Entities窗口下，选择定义好边界面的转子部分流体域，注意一定是封闭的几何体模型。

即以下几何面：-rotor_blades-rotor_bottom-rotor_inlet-rotor_mgi-rotor_top►点击Creat Mesh命令，即可生成转子部分网格。

►转子部分网格生成以后，在Geometric Entities窗口下，新增general mesh网格，点击左边的小三角符号，出现Boundaries选项，点开左边的小三角符号，选择rotor_blades面与sub-features面，然后点击“Mesh”窗口下Split/Combine Geometry or Grid命令，选择Combine选项，然后点击Combine命令，即将这两个面合并为一个几何面。

sub-features是网格生成过程中产生的小碎面，将此部分与对应的几何面合并即可。

►注意：合并时先选择rotor_blades，再选择sub-features，新合并的几何面即会以rotor_blades命名。

►将新生成的general mesh重命名为rotor。

1.2.3创建蜗壳出口段网格模型►在Geometric Entities窗口下，选择CAD Surfaces部分的volute_mgi几何面；►在Mesh窗口下，选择General Mesher命令；►设置Maximum Cell Size即最大网格尺寸0.04（Properties窗口）；►设置Cell Size on Surfaces即面网格尺寸0.01（Properties窗口）；►设置Cell Size on Boundaries选项为User Input，点开三角符号下拉菜单，设置Size 为0.002。

此步骤即为对volute_mgi面进行面网格加密（Properties窗口）；►选择蜗壳部分所有几何面：-volute_mgi-volute_outlet-volute_rotating_walls-volute_wall►在Properties窗口，点击Creat Mesh，在Geometric Entities窗口下即生成新的genernal mesh部分网格，将其重命名为volute，即蜗壳出口段网格模型。

►在Geometric Entities窗口下，将volute部分boundaries点开，合并volute_wall和sub-features，并以volute_wall重命名。

注意先选择volute_wall再选择sub-features，合并后即可以volute_wall命名。

►注意：将此文件保存，并与标准算例文件“centrifugal_s_prepared_mesh_v3.4..spro”对比。

其默认路径为C:/Program Files/ Simerics/Tutorials/Centrifugal。

在生成网格过程中，可在Results窗口下，勾选Grid选项，监测网格的细密程度。

如网格不够细致，可通过调整最大网格尺寸、最小网格尺寸和面网格尺寸来达到调试网格质量的目的。

1.3创建交互面1.3.1创建进口与转子的交互面►在Geometric Entities窗口下，选择inlet_mgi面，按住Ctrl键再选择rotor_inle t面，此时connect selected boundaries via MGI命令被激活，点击该命令，即生成进口与转子部分的交互面。

►注意：创建交互面后，新增Mismatched Grid Interfaces和Interfaces选项，选择Interfaces，几何显示区域需如下图所示。

如显示区域不对，说明交互面创建有问题，需检查交互面的创建。

1.3.2创建转子与蜗壳出口段的交互面►在Geometric Entities窗口下，选择rotor_mgi面，按住Ctrl键再选择volute_mgi面，此时connect selected boundaries via MGI命令被激活，点击该命令，即生成转子与蜗壳部分的交互面。

►此时点击Interfaces选项，交互面如下图所示：1.4模型设置及求解1.4.1调用数值计算所需模型►在Model窗口下，点击Select Modules命令；►添加Centrifugal，Cavitation和Turbulence模型，即离心泵、空化和湍流模型。

►通常情况下，调用离心泵模板后，湍流和空化模型的设置已内置好，用户无需做其他操作。

如果遇到收敛性不佳的情况，可将Centrifugal调至高级模板，上调Flow/ Cavitation/Turbulence下对应项的松弛因子即Relaxation至0.1-0.3，提高收敛稳定性，一般无需此操作。

1.4.2设置离心泵运行参数►在Model窗口下，选择Centrifugal模板；►在Properties窗口下，设置叶片数为6；►在Properties窗口下，设置旋转方向为Counterclockwise即逆时针。

合集下载

1-1-5离心泵停车操作仿真

1-1-5离心泵停车操作仿真

—正常停车的基本步骤
一、停进料
LIC101置手动，并手动关闭调节阀LV101，停V101罐进料。
二、停泵
(1)待罐V101液位小于10%时，关闭P101A(或B)泵的出口阀(VD04)。
(2)停P101A泵。
(3)关闭P101A泵前阀VD01。
教学内容、方法和过程
附记
(4)FIC101置手动并关闭调节阀FV101及其前、后阀(VB03、VB04)。
三、泵P101A泄液
打开泵P101A泄液阀VD02，观察P101A泵泄液阀VD02的出口,
当不再有液体泄出时，显示标志变为红色，关闭P101A泵泄液阀VD02。四、V101罐泄压、泄液
(1)待罐V101液位小于10%时,打开V101罐泄液阀VD10。
(2)待V101罐液位小于5%时，打开PIC101泄压阀。
8.泄液泄压完成后，使所有阀门处于关闭状态。
作业：
1.复习离心泵的正常停车并完成实训报告。（在实训报告上完成）
2.预习离心泵单元的故障处理的基本步骤。
(3)观察V101罐泄液阀VD10的出口，当不再有液体泄出时，显示标志变为红色，待罐V101液体排净后，关闭泄液阀VD10。
小结：
1.停止进料。
2.加大出料，使得液位快速下降。
3.当液位下降到10%以下后，停泵。
4.停泵后，关闭流量控制阀。
5.对泵进行泄液。
6.对罐进行泄液。
7.当罐内液位小于5%以后，进行泄压。
教案首页
学科
化工单元操作
模块一流体输送操作
项目1认识流体输送装置
—离心泵停车操作仿真
审批签字
授课时数
2+2
授课方法
讲授、演示、上机
离心泵单元仿真实训指导书

离心泵单元仿真实训指导书

离心泵单元仿真实训指导书阿拉善经济开发区中等职业学校化工组2011年4月目录一、工艺流程说明 (2)1、离心泵工作原理基础 (2)2、工艺流程简介 (3)3、控制方案 (4)4、设备一览 (4)二、离心泵单元操作规程 (5)1、开车操作规程 (5)2、正常操作规程 (6)3.停车操作规程 (6)4、仪表及报警一览表 (7)三、事故设置一览 (8)四、仿真界面 (9)附：思考题 (11)一、工艺流程说明1、离心泵工作原理基础在工业生产和国民经济的许多领域，常需对液体进行输送或加压，能完成此类任务的机械称为泵。

而其中靠离心作用的叫离心泵。

由于离心泵具有结构简单，性能稳定，检修方便，操作容易和适应性强等特点，在化工生产中应用十分广泛，据统计超过液体输送设备的80%。

所以，离心泵的操作是化工生产中的最基本的操作。

离心泵由吸入管，排出管和离心泵主体组成。

离心泵主体分为转动部分和固定部分。

转动部分由电机带动旋转，将能量传递给被输送的部分，主要包括叶轮和泵轴。

固定部分包括泵壳，导轮，密封装置等。

叶轮是离心泵中使液体接受外加能量的部件。

泵轴的作用是把电动机的能量传递给叶轮。

泵壳是通道截面积逐渐扩大的蜗形壳体，它将液体限定在一定的空间里，并将液体大部分动能转化为静压能。

导轮是一组与叶轮旋转方向相适应，且固定于泵壳上的叶片。

密封装置的作用是防止液体的泄漏或空气的倒吸入泵内。

启动灌满了被输送液体的离心泵后，在电机的作用下，泵轴带动叶轮一起旋转，叶轮的叶片推动其间的液体转动，在离心力的作用下，液体被甩向叶轮边缘并获得动能；在导轮的引领下沿流通截面积逐渐扩大的泵壳流向排出管，液体流速逐渐降低，而静压能增大。

排出管的增压液体经管路即可送往目的地。

与此同时，叶轮中心因为液体被甩出而形成一定的真空，因贮槽液面上方压强大于叶轮中心处，在压力差的作用下，液体不断从吸入管进入泵内，以填补被排出的液体位置。

因此，只要叶轮不断旋转，液体便不断的被吸入和排出。

基于Fluent 14.5离心泵内部流场数值模拟教程

基于Fluent 14.5离心泵内部流场数值模拟教程

基于Fluent 14.5离心泵内部流场数值模拟教程内容摘要：一、描述随着科学技术的进步，许多领域对水泵要求越来越高。

传统的设计方法已无法满足快节奏、高要求的现代社会。

随着计算流体力学（CFD）技术的发展，为水泵设计也带来了更好的研究方法。

应用CFD技术，通过计算机对水泵内部流场进行虚拟试验，可以快速获得外特性曲线，...一、描述随着科学技术的进步，许多领域对水泵要求越来越高。

传统的设计方法已无法满足快节奏、高要求的现代社会。

随着计算流体力学（CFD）技术的发展，为水泵设计也带来了更好的研究方法。

应用CFD技术，通过计算机对水泵内部流场进行虚拟试验，可以快速获得外特性曲线，并且能够更好的在设计阶段预测泵内部流动所产生的漩涡、二次流、边界分离、喘振、汽蚀等不良现象，通过改进以提高产品可靠性。

本教程采用IS80-65-125型水泵的水力模型，通过具体步骤希望广大同行能快速掌握运用Fluent对水泵进行CFD模拟的步骤方法。

二、建模采用Creo 2.0 M020（Peo/Engineer）进行建模。

本次教程不考虑叶轮前后盖板与泵腔间的液体（事实证明对实际结果有一定影响，为了教程方便因此不予考虑，大家可以在实际工作中加入对前后腔体液体），建模只考虑进口管部分、叶轮旋转区域部分、蜗壳部分。

对于出口管，可以根据模型的特征进行判别，本次模拟是由于出口管路对实际模拟结果影响很小，不存在尺寸急变等特征，因此去掉了出口管段，以减少网格数量。

建模如图所示：图1 建立流道模型三、网格划分建模完成后，导出*.x_t（或其他格式）格式，导入网格划分软件中进行网格划分。

网格划分软件有很多，各有各的优势，主要采用自己熟练的一种即可。

本次教程采用ICEM进行网格划分。

进口段为直锥型结构，采用六面体网格。

叶轮和蜗壳部分采用四面体非结构网格（也可以采用六面体网格，划分起来比较麻烦）。

对于工程应用，可以采用不划分边界层网格，划分边界层网格比较费时间，生成的网格数量也很高，但是从模拟的外特性曲线来看，差别不是很大，但是对于研究边界层流动对性能的影响，就必须划分边界层，对于采用有些壁面条件，也必须划分边界层（该部分查看其它教程）。

1-1-4离心泵开车操作仿真

1-1-4离心泵开车操作仿真

(2)排气
①打开P101A泵后排气阀VD03排放泵内不凝性气体。
②观察P101A泵后排空阀VD03的出口,当有液体溢出时,显示标志变为绿色，标志着P101A泵已无不凝气体，关闭P101A泵后排空阀VD03,启动离心泵的准备工作已就绪。
四．启动离心泵
1.启动离心泵
启动P101A(或B)泵。
2.流体输送
教案首页
学科
化工单元操作
模块一流体输送操作
项目1认识流体输送装置
—离心泵开车操作仿真
审批签字
授课时数
2+2
授课方法
讲授、演示、上机
授课工具
授课时间
授课班级
化工工艺1141
教学目的
掌握冷态开车的基本步骤
教学重点
和难点
离心泵冷态开车的基本步骤。
复习提问
简述离心泵工作原理
教学内容、方法和过程
附记
新课：
§ 1—1认识流体输送装置
五、小结：
1、对罐V101进行充液，充压.
逐渐打开阀门LIC101的开度至50，对罐V101进行充液，当液位达到5%以上时，逐渐打开PIC101达到开度为30，对V101进行充压，最后当压力达到5atm，液位达到50%时，关闭LIC101和PIC101。
2、泵P101A排气.
打开VD01和VD03。
教学内容、方法和过程
附记
3、启动泵P101A.
接着启动泵P101A，当泵后压力达到泵前压力的2倍后，打开VD04和VB03，VB04.
4、对流量进行控制.
回DCS图，逐渐增加FIC101的开度，使得流量达到20000.
作业：1.复习离心泵的冷态开车并完成实训报告。（在实训报告上完成）