离心泵全流场网格的建立与分析
离心泵全流场分析教程(一)---Gambit网格划分与边界设置
离心泵全流场分析教程（一）---Gambit 网格划分与边界设置Gambit 是fluent 的一款前处理软件，可以生成Fluent 所需要的模型和网格文件。
Gambit 除了自身可以绘图之外，也可以导入各种通用格式的二维或三维图形，例如Iges、Parasolid、Step 等格式。
由于一般的三维绘图软件（UG、Pro/E、Catia、solidworks 等）功能都比较强大而且易用，所以建议先在三维软件里面做好曲面或实体，再转换成Gambit 可读入的格式，最后导入Gambit 进行网格划分。
本节教程就是基于以上思想进行的，使用的三维软件是Solidworks2010。
一、 导入实体文件打开Gambit 如图（1），点击Run → 进入Gambit 界面（如图2） → 点击File → 点击Import → 选择要导入的文件的格式（图3） → 点击Brose或直接输入文件所在的地址 （图4）→ 在Filter 下面输入文件存放的根目录（图5） → 点击Filter（图6） → 找到文件后点击Accept → 点击Accept → 导入的文件如图（7）→ 点击solver → 选择fluent5/6，如图（8）（1）m ue rxi aoC FD（2）（3） （4）m ue r xi a oC FD（5） （6）（7）（8）m ue r xi aoC FD二、曲面合并从导入文件可以看到实体有许多小面，而这些小面会影响到网格的划分，所以在网格划分之前要把那些小面合并到一起，还有一些狭长的面。
如图（9）（9）由于导入的实体是从装配图转化过来的，所以图形分了三部分，划分网格也要分三次进行，在划分网格是可以把不需要划分的部分隐藏起来，这样也有利于边界条件的设置。
隐藏实体的步骤如下：点击右下角的显示图标，会出现对话框如下对话框，如图（10）。
点击Volumes 后面的白框，白框变黄色，Volumes 前面的小框变红色。
离心泵全流场分析教程(一)---Gambit网格划分与边界设置
离心泵全流场分析教程（一）---Gambit 网格划分与边界设置Gambit 是fluent 的一款前处理软件，可以生成Fluent 所需要的模型和网格文件。
Gambit 除了自身可以绘图之外，也可以导入各种通用格式的二维或三维图形，例如Iges、Parasolid、Step 等格式。
由于一般的三维绘图软件（UG、Pro/E、Catia、solidworks 等）功能都比较强大而且易用，所以建议先在三维软件里面做好曲面或实体，再转换成Gambit 可读入的格式，最后导入Gambit 进行网格划分。
本节教程就是基于以上思想进行的，使用的三维软件是Solidworks2010。
一、 导入实体文件打开Gambit 如图（1），点击Run → 进入Gambit 界面（如图2） → 点击File → 点击Import → 选择要导入的文件的格式（图3） → 点击Brose或直接输入文件所在的地址 （图4）→ 在Filter 下面输入文件存放的根目录（图5） → 点击Filter（图6） → 找到文件后点击Accept → 点击Accept → 导入的文件如图（7）→ 点击solver → 选择fluent5/6，如图（8）（1）m ue rxi aoC FD（2）（3） （4）m ue r xi a oC FD（5） （6）（7）（8）m ue r xi aoC FD二、曲面合并从导入文件可以看到实体有许多小面，而这些小面会影响到网格的划分，所以在网格划分之前要把那些小面合并到一起，还有一些狭长的面。
如图（9）（9）由于导入的实体是从装配图转化过来的，所以图形分了三部分，划分网格也要分三次进行，在划分网格是可以把不需要划分的部分隐藏起来，这样也有利于边界条件的设置。
隐藏实体的步骤如下：点击右下角的显示图标，会出现对话框如下对话框，如图（10）。
点击Volumes 后面的白框，白框变黄色，Volumes 前面的小框变红色。
多级离心泵内部流动分析及性能预测
多级离心泵内部流动分析及性能预测多级离心泵是一种常用的流体输送设备，其主要用途是将液体从低压区域输送到高压区域。
在液体通过离心泵的过程中，内部流动情况对泵的性能有着重要影响，因此掌握离心泵内部流动的分析方法是十分必要的。
本文将介绍多级离心泵内部流动的分析方法并进行性能预测。
多级离心泵的内部流动是由于泵叶轮的旋转而产生的，液体在叶轮的作用下被加速并转换成压能。
在泵的设计过程中，需要对泵叶轮进行流场分析，以确定叶轮的形状和尺寸，以及流量、扬程等性能参数。
多级离心泵的内部流动分析可以采用CFD仿真方法。
CFD（Computational Fluid Dynamics）是一种利用数值方法对流体力学问题进行计算的技术。
通过建立离散控制方程组，以流体的质量守恒、动量守恒和能量守恒等方程为基础，计算得到流体的速度、压力、温度等参数，从而分析流场的分布及特性。
在多级离心泵的内部流动分析中，首先需要确定物理模型和边界条件。
物理模型是指对泵的几何结构进行建模，包括叶轮、壳体、进出口管道等部分。
边界条件是指在模拟计算中给定的入口速度、压力，以及设定的泵的工作状态等参数。
在进行内部流动的仿真计算时，需要将流体分为网格化的小单元，通过计算流体在每个小单元中的速度、压力、温度等参数，并应用控制方程进行迭代计算，最终得到整体的流场分布。
根据得到的流场分布，可以分析叶轮的受力情况、流线分布等，找出存在的不足之处，并进行修正和改进。
通过内部流动分析得到的结果，可以预测多级离心泵的性能。
性能参数包括流量、扬程、效率等，通过计算流体在泵中的各个位置的速度、压力等参数，并结合泵的几何结构和运行状态，可以计算得到泵的性能参数。
根据性能参数可以评价泵的工作状态是否满足要求，并进行性能优化的设计。
多级离心泵内部流动的分析及性能预测是一项复杂而重要的工作。
通过CFD仿真方法可以对内部流场进行分析，并预测泵的性能参数。
这对于泵的设计和优化具有重要意义，可以提高泵的工作效率和可靠性。
离心泵叶轮的流场分析
离心泵叶轮的流场分析离心泵是一种常见的流体机械设备，其工作原理是通过叶轮的旋转将液体吸入，并通过离心力将液体向外抛出，从而产生一定的压力。
而离心泵叶轮的设计和优化，对于泵的效率和性能有着至关重要的影响。
因此，对离心泵叶轮的流场进行分析是非常有必要的。
首先，我们来了解离心泵叶轮的结构。
离心泵的叶轮通常由多个叶片组成，这些叶片呈弯曲形状，周围环绕着一个叶轮壳体。
当泵的电机启动时，叶轮开始旋转，液体被吸入到泵的进口处，并经过叶轮的作用逐渐转化为高压液体，最终从泵的出口处排出。
因此，叶轮的结构和形状对流场的形成和流动有着重要的影响。
离心泵的叶轮应保持流动匹配性和叶片进出流的连续性。
为了保持流动匹配性，叶轮的出口直径应与进口直径相匹配，以确保液体在叶轮的转动中不会出现错位或堵塞现象。
同时，叶轮的叶片应呈弯曲形状，这样可以将液体顺利引导到叶轮的出口处，减小液体流动过程中的能量损失。
另一方面，离心泵叶轮的叶片形状也会对流场的形成和流动产生一定的影响。
一般而言，叶片上的曲率半径会影响叶片表面的涡度和涡强度。
较小的曲率半径能够产生更强的涡流，提高离心泵的抛离能力和输送能力；而较大的曲率半径则能减小水力不平衡，提高泵的稳定性和工作效率。
此外，在离心泵叶轮的流场分析中，还需要考虑到叶轮的旋转速度和叶片角度等因素。
叶轮的旋转速度直接影响着离心泵的出口压力和流量。
当叶轮的转速增加时，离心力也会增加，从而增加了液体的压力和流速。
同时，叶片角度可以调节液体在叶轮上的流动方向和速度，进而影响整个流场的形成和流动。
为了更好地进行离心泵叶轮的流场分析，研究者们通常采用数值模拟和实验测量两种方法。
数值模拟方法主要通过计算流体动力学（CFD）软件进行模拟计算，可以对叶轮的流动过程和特性进行全面、精确的分析。
而实验测量方法则是通过实际的泵和叶轮装置进行流体实验，通过测量数据来验证模拟结果的准确性。
总之，离心泵叶轮的流场分析是优化离心泵性能的重要环节。
离心泵内部流场分析及效率提升研究
离心泵内部流场分析及效率提升研究离心泵是一种常见的流体机械设备，广泛应用于各个领域，例如水利工程、农业灌溉、石油化工、环保等。
离心泵工作时，通过转子高速旋转产生离心力，将进口液体送往出口，实现输送液体的功能。
但是，由于离心泵内部复杂的流场结构以及传统离心泵的结构缺陷，导致泵的效率低下。
因此，本文将从离心泵内部流场分析入手，探究离心泵效率提升的方法。
一、离心泵内部流场分析离心泵转子与固定流道之间的空间构成复杂的液体流动系统，此系统涉及的流体力学现象非常复杂。
离心泵内部流场主要包括进口区、叶轮区、扩压器区、均流器区以及出口管道区。
虽然不同类型、规格的离心泵内部流场存在差异，但当液体流入离心泵后，其流动基本形态均为涡旋流和轴向流。
离心泵进口区是进口管道与泵体相连接的部分，其主要功能是调整流量和进口速度，使流体顺利进入泵体，并不受阻力损失。
叶轮区又称泵轮区，是离心泵流场中变动最大的部分。
泵轮的工作是通过转速、叶片数、叶片形状等参数，让进口液体获得一定径向速度，进而受到离心力作用，最终达到流动输出。
扩压器区又称扩张管区，是泵后压力升高的地方。
离心泵能够产生较高压力的原因就在于扩张管的设置。
当液体进入扩张管时，通道的横截面面积逐渐增加，流速逐渐降低，产生扩张效应，从而使得泵后压力增加。
均流器区是仅存在于多级离心泵的专业设计设备。
其作用是消除由于不同导流流量、叶轮蜗壳形状造成的径向力不平衡，使流体流入出口区时，各流道内平均流量一致。
出口管道区是泵出口处接管管道的部分。
由于出口管道长度、管径、安装角度等多种因素的影响，使得出口区的流场非常复杂。
二、离心泵效率提升的方法离心泵的效率是指输出功率与输入功率的比值，是衡量离心泵性能的重要指标之一。
由于离心泵内部复杂流场结构、设备结构缺陷等原因，导致泵的效率降低。
因此，如何提升离心泵效率，成为离心泵工程师们一直探讨的问题。
（一）叶轮设计优化叶轮是离心泵内部流场中最为重要的部件之一，其参数对泵性能影响非常大。
离心泵的水力设计和数值模拟讲解
离心泵的水力设计和数值模拟讲解离心泵是一种常见的水力机械设备，广泛应用于工业和民用领域。
它的水力设计和数值模拟是对离心泵性能进行优化和改进的重要手段。
下面将从离心泵的水力设计和数值模拟两个方面进行详细讲解。
一、离心泵的水力设计1.流量设计：离心泵的流量设计是以工程要求的流量为基础，通过水力模型试验或数值模拟等方法确定。
流量是衡量离心泵工作效果的重要指标，也是确定泵的尺寸和形式的基础。
2.扬程设计：扬程是指离心泵能够将液体抬升的高度。
在水力设计中，扬程是根据所需扬程和流量来确定的。
扬程的大小取决于泵的尺寸、转速、叶轮形状等因素。
3.效率设计：离心泵的效率是指泵所传递的水功率与泵所消耗的机械功率的比值。
效率的高低直接影响到泵的能耗和使用成本。
在水力设计中，需要根据工程要求和经济性考虑，确定合适的效率。
4.功率设计：离心泵的功率设计是指根据所需流量、扬程和效率来确定泵的功率。
功率是决定泵的动力系统和选型的重要参数，需要根据泵的工作条件和性能曲线来确定。
二、离心泵的数值模拟离心泵的数值模拟是利用计算机技术对泵的内部流动进行仿真模拟，以获得流场信息、压力分布和效率等参数。
数值模拟可以帮助优化和改善泵的性能、减少试验成本和时间。
1.建立几何模型：离心泵的数值模拟首先需要建立一个几何模型。
几何模型包括泵的内外部结构、叶轮的形状和尺寸等。
通过CAD软件等工具进行建模，得到几何模型的三维模型。
2.网格划分：在几何模型的基础上，需要对计算域进行网格划分。
网格划分是将计算域划分成小区域，以便对流动进行离散化计算。
合理的网格划分能够保证计算结果的准确性和稳定性。
3.数值计算：数值计算是指通过数值方法对流体的动力学方程进行求解，得到流场信息和参数分布。
常用的数值求解方法包括有限体积法、有限元法和离散元法等。
通过将流场方程离散化为代数方程组，使用求解器进行求解，得到结果。
4.结果分析与优化：得到数值模拟结果后，可以对流场、压力分布、速度分布等进行分析和评价。
离心泵内部流场三维数值模拟的开题报告
离心泵内部流场三维数值模拟的开题报告一、选题背景离心泵是一种普遍应用于各种流体输送中的重要泵类。
为了更好地研究离心泵的流场特性及性能，提高离心泵的输送效率和运行稳定性，需要对离心泵内部流场进行三维数值模拟，以获得更全面和准确的流态信息和性能数据。
本文的选题意义在于探究离心泵内部流场的三维数值模拟，为离心泵的性能优化和设计改进提供重要参考和方向。
二、论文内容本文将通过建立离心泵的三维几何模型，采用计算流体力学（CFD）方法，对离心泵内部流场进行三维数值模拟，研究其流态特征和性能。
主要内容包括以下几个方面：1. 离心泵的几何模型建立：通过三维建模软件建立离心泵内部几何模型，并进行网格划分，以便进行后续的数值模拟分析。
2. 数值模型的建立：建立离心泵的数值模型，采用数值方法求解流场中的运动方程，以及速度、压力等关键参数。
主要采用流体动力学（CFD）方法进行求解，运用不同的求解方案、求解方法和求解器，对离心泵内部不同工况下的流场进行三维数值模拟分析。
3. 数值模拟分析：通过数值模拟软件对离心泵内部流场进行分析，主要关注离心泵内部流场的流态特征、速度分布、压力分布等参数，了解离心泵的运行状态，并深入探究不同工况下的流场特性及其影响因素。
4. 结果分析与讨论：通过对不同工况下的数值模拟结果进行比较分析，探究不同工况下流场的特性和性能数据变化规律。
同时，通过对比理论计算结果和实测数据，验证数值模拟结果的准确性和可靠性，为离心泵的设计优化和性能提高提供科学依据和参考数据。
三、研究意义离心泵是一种广泛应用于各种流体输送领域的重要设备，其性能及输送效率对应用过程的安全和稳定运行起着至关重要的作用。
通过对离心泵内部流场进行三维数值模拟，可以更全面、准确地了解其流态特性和性能数据，为离心泵的设计优化、性能提高和应用领域拓展提供科学依据和参考数据。
四、研究方法本文采用计算流体力学（CFD）方法，通过建立离心泵的三维几何模型，对其内部流场进行数值模拟分析。
离心泵内部四面体网格的优化算法
ｆ ｒ ｃ ｎ ｒｆ ａ ｕ ｐ ｏ ｅ ｔ ｉｕｇ ｌｐ ｍ ｓ
Ｌ ｕＨｏ ｌ ｕＭｉｇｈ ｎ ｉ ｕｉ ，Ｌ ｎ ｚｅ ，Ｗｕｆｎ ｎ ，Ｔ ｎＭ ｉｇ ａ ’ ｉ ａ ｎ ｇ ｏ ，Ｄｏ ｇ Ｌ ａ ｇ ，Ｒ ｎ Ｙ ｎ ｎ ｉｎ ｅ ｕ
（ ． ｅｅ ｒｈ Ｃ ｎｅ ｆＦｕｄ Ｍａ ｈｎ ｒ Ｅ ｇ ｅ ｒ ｇ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｊａ ｇｕ Ｕ ｉ ｒｉ ， ｈ ｎｉｎ ，Ｊ ｎ ｓ １ ０ ３ ｈｎ ；２ Ｊａ ｇｕ １ Ｒ ｓａｃ ｅ ｔｒ ｌｉ ｏ ｃ ｉｅ ｎ ｉ ｅｉ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ｉ ｓ ｎ ｅｓ ｙ Ｚ ｅｊ ｇ ｉ ｇ ｕ２ ２ １ ，Ｃ ｉａ ． ｉ ｓ ｙ ｎ ｎ ｏ ｎ ｖ ｔ ａ ａ ｎ Ｚ ｅ ｈ ａＰ ｍｐＣ ． ｉ ， ａ ｈ ｕ Ｊ ｎ ｓ ２ ５ ０， ｈｎ ） ｈ ｎ ｕ ｕ ｏ Ｌｄ Ｔ ｉ ｏ ， ｉ ｇ ｕ２ ５ ０ Ｃ ｉａ ｚ ａ
明， 优化 后的 网格质 量趋 近 于 ０的整 体质 量 也得 到 显 著提 高 ， 同
该 算法 可 以很好 地应 用在 离心 泵 内部 四面体 网格 的优 化 中．
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下 面 将 针对 进 出
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4
区 域 网 格 划 分分 别进行讨论
2
．
ｉ
叶 轮进 口 区 域 的 网 翻 分
Ｉ
在
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ＣＥ Ｍ
中
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自
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2
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常 用 的 拓 扑块 生 成 方法 有
种
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为 沿 叶 片 构 建 拓 扑块 和 沿 叶 轮流 道 构 建拓扑 块
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ｙ ｊ＊
冻教
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1
5
年第
3
期
离 心泵 全 流 场
何朝 分 析
李 哓俊
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汪灿飞
1
浙 江省 机 电 设 计研究 院有 限公 司
2
浙江省泵及 电 机重 点实 验室
，
，
杭州
，
3
1
0 0
0
2
；
浙 江 理工 大学
杭州
，
3
1
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1
8
）
摘要
：
为 了 分析 全 流场 网 格 对 离 心 栗 性 能 预测 的 适 用 性
，
。
尝试从 网 格拓 扑块 生 成
，
研究 者
，
日 益 重视 基 于 全 流场 的 离 心 泵
方法 的 角 度 分析 和解决该 问 题
以 期 为数 值模拟过
。
数值模 拟 方案
，
方 面 在 于 计算方 法 和 计 算 机性 能
；
程 中 全流 场 网 格 的构建 提供 指导
为全 流场 模拟方 法 提供 了 技 术 支撑
，
，
本 文 从计算 域 拓 扑 生 成 和 动 静交 界 面处 理等 方 面研 究 了
。
全流 场 网 格 划 分方 法 与 离 心 泵 数值预测精 度 的 关 系
用
Ｓ ＳＴ
ｃ ｆ
重 点 分 析 了 叶 轮 流 道 不 同 网 格划 分方法 的 优 劣 及 原 因
。
同时
，
采
ｉ
湍 流模 型 获得 了 两 种 不 同 交界 面处理 方 法 下 离 心 泵外特性 的 变 化趋势
的 网 格处 理 方案 不 能 满 足 流动 的 要 求
1 ］
等 夂 然 而 网 格 作 为 模拟 计算 的 重 要 环 节 质量 直 接 影 响 计算 的 速度 和 精 度 该给 予 足 够 的 重视 近 年来
的提 高
， ’
网格
。
为进
，
步 本
网 格 划分方法 应
研究 全流 场 网 格对离 心 泵数 值模 拟结 果 的 影 响 文 以 单级 单 吸离 心 泵 为 例
（
图
ｂ
）
水 体图
3
为采 用
2
种方法得 到 的 网 格 示 意 图
。
，
其 中左 图 是
图
1
1
离 心 泵 的 结 构 图 和 水体 图
2
沿 叶 片 创 建 拓扑 块 的 方式
5
泵出 口 吸水 室
7
隔舌 叶片 口
8
3
前盖板
后 盖板
0
9
4
前泵 腔
蜗壳
1
口
环
6
0
后盖 板
1
8 4
ｍｍ
，
蜗壳出
：
直 径 Ａｆ 5
3 ＝
。
并在此基础 上获 得 了 泵腔 内 不稳定流动状态 及其诱 导 的 压 力 脉 动 特征 拟精 度
上 述研 究 成 果 虽 然 证 实 了 基 于 全流 场 网 格 的 模拟 方法 有 助 于 提高离 心 泵 的模
，
相 关 研 究表 明
，
数值 模拟 结果 能 为 研
。
究 离心 泵 提 供 足 够 的 支 持＿ 拟结果 与 试验 结果 仍 存在 造 成模 拟 结 果 的 预 测 偏 差
ｍｍ
。
模 型泵 额 定 点
／／
＝ ｄ
ｆ
ｒ
的 参数 为
7 ＝ 7
流量 仏
／
6 0
ｍ
／
ｈ
，
擁
3
4
ｍ
，
效率
7
8
％
，
转速
ｉ＝
2 9
（
Ｘ
）
ｒ／
ｍ ｎ
另
一
方 面在 于 髙速 化 和 单 机大 功 率 化 的 发 展趋势 稳定性 的 影 响
5
，
必须
1
研究对 象
，
考虑泵腔 间 隙 流 和 级 间 泄 漏 流对泵 的 流体力 和 运 行
［ ＞
。
然 而 目 前对 离心 泵全 流场 网 格 构 献
［
本文 计算 对 象 为 直 联式 端 吸 蜗 壳 泵
5］
是在 文
、
，
1
，
＝
，
Ｚ＞
＝
ｊ
2
1
，
购
和 浙 江 理工 大学科 研 启 动 基 金 项 目
40 2200 4
Ｙ
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口
宽度
6
＝ 2
1
2 ｍｍ
，
叶 片数
2
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6
，
賴 壳基 圆 直径
Ｚ）
＝ 3
？
‘
2 0
1
5
年第
3
期
3
1
Ａ
！
在动 静交界 区 域 的 网 格 建立 方 面
注 叶 轮进 出
口
，
需要 重点 关
口
区域酬 格 布局
3
，
尽 管如 此
，
，
数 值模
定 的差 异
多种 原 因 会
、
但是极小流量 点 的 模拟 值与试验 值 相 比 仍
1 ［
包 括湍 流模 型 的 选择
、
然存 在较 大 的偏 差
0 。
在 后 续研 究 中 发 现造 成 小 流
＂
网 格数 量 和 时 间 步长 的 无 关性分析
［
边 界条件设 定
，
量工 况模 拟偏差 的 主要 原 因 是 叶轮和蜗壳交界 区 域
1
文 献 标识码
建方面并 没 有统
一
的认识
，
网 格处 理方 式也存在较
引
言
（
大 的 区别
的快速 发 展
。
笔者 所 在 的课 题组 也从 离 心 泵 网 格构 建 的 角度 随着计 算流 体 力学
Ｃ ＦＤ
）
，
流场 分
深 入 分析 了 全流 场 网 格 对数 值 计算 精 度 的 影 响 Ａ
『
析方法 已 经广 泛应 用 于 离 心 泵压力 特征 和 内 部 流动 细节 的 研究
基础 上 改 型 设 计得 到 的
1 1
，
该 泵 的 结构 图 和 水
． 1
＊
国 家 自 然 科 学基 金 项 目
2 05 2
） 、
（
5
1
概3
3
）
、
浙江 省 教 育 厅 资 助 项
（
目
15
（
Ｙ 201 43
00 2 ）
浙 江 省 泵 与 电 机重 点 实 验室 开 放 基金项 目
（ 1
Ｈ 20
口且 体闰 图夂 如 晒 图 則 所示 升 其主 土女 要儿 几何参数 双凡 为 叶邗 轮进 近 口 直 ： 74 ｍｍ ＃ Ｄ 75 ｍｍ 叶 轮 出 ｎ 直径 叶轮 出
，
通 过 与 实 验 结 果对 比
。
，
发 现两 种 不
同 网 格划分方法所得 计算 的 结 果
其 相对 偏 差 均在
致
，
3
％以内
，
且动 静 交界 面 的 处 理影 响 数 值 计算结 果
，
两种 方法获得 的
叶 轮进 口 和 流 道 中 部 的 速度 分布 基 本
而 叶 轮 出 口 及 蜗 壳 内 流 场存 在 明 显 差 异
。
直 接 沿 叶 轮 出 口 设置 动静 交 界 面
。
干扰 了 蜗壳 内 部 真实 的 流动 状 态
，
所 以 在实 际 数值计算 中 不 推荐 采 用
本 研究 可为 离 心 泵 的 数值计算提供 参考
关键 词
：
离心 泵
：
全流 场
1
数 值模 拟
：
小流 量 工 况
Ａ
结构 化 网 格
中 图 分类号
ＴＨ 3