离心浮选机结构对流场影响的数值模拟
毕业设计(论文)-基于PROE离心泵叶轮三维建模及流场数值模拟分析模板

摘要本文将曲面造型与数值计算有机的结合在一起应用到离心泵叶轮的设计中。
采用二维造型得到计算区域,通过对离心泵叶轮内部流场的数值计算与分析,得到较好的离心泵叶轮。
本文主要对离心泵叶轮的计算公式进行研究,并对离心泵叶轮的尺寸进行计算。
建立了一个叶轮轴面投影图,为叶轮的绘型做准备。
选择一种适合的绘型方法,完成离心泵叶轮的绘型。
最后再利用PRO/E软件建立离心泵叶轮的三维实体模型,即完成了在PRO/E中的三维建模。
为了方便流场数值的模拟分析,使用Gambit软件对所得的三维模型进行划分网格,运用fluent软件做出边界条件并计算,再使用fluent软件对所设计的离心泵叶轮内三维流场进行了数值模拟,并对计算结果进行了分析。
而后采用基于标准k一e湍流模型来求解,在非结构化网格中,采用基于有限元的有限体积法对方程进行离散,用压力校正法进行数值求解。
利用湍流模拟结果,分析了离心泵叶轮进口边位置对泵性能的影响。
由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术,因而fluent能达到最佳的收敛速度和求解精度。
本文结合实例和经验,通过对离心泵叶轮CFD计算结果的分析,说明所设计的叶轮是成功的。
关键词:离心泵叶轮;PRO/E;三维建模;数值模拟;计算流体动力学(CFD)Title Based on PRO / E centrifugal impeller three-dimensional modeling and numerical simulationAbstractThis article will surface modeling and numerical computation applied to the organic combination of centrifugal pump design. Be calculated using two-dimensional modeling area, through the centrifugal pump impeller Numerical calculation and analysis, get a better pump impeller.In this paper, the formula for centrifugal pump impeller to study, and calculated the size of centrifugal pump impeller. The establishment of a leaf axle plane projection, the drawing of the impeller to prepare. Select the drawing of a suitable method to complete the drawing of centrifugal pump impeller. Finally, using PRO / E software to establish the three-dimensional solid model centrifugal pump impeller, which was completed in PRO / E in the three-dimensional modeling.In order to facilitate numerical simulation analysis,the use of proceeds Gambit software mesh three-dimensional model,using fluent software to make the boundary conditions anf calculate,and then use software designed for fluent centrifugal pump impeller flow field is numerically simulation and calculation results are analyzed. Then based on the standard k a e turbulence model to solve, in the unstructured grid, finite element based finite volume method to discretize the equations using the numerical solution of the pressure correction method. Turbulence simulation using the results of analysis of a centrifugal pump impeller inlet side of the pump performance of the location. As a result of a variety of multi-grid solution method and the accelerating convergence technology, which can achieve the best fluent convergence speed and solution accuracy.In this paper, examples and experience, through the centrifugal pump impeller CFD analysis results, indicating that the impeller is successful. Keywords: centrifugal pump impeller; PRO / E; three-dimensional modeling; numerical simulation; computational fluid dynamics (CFD)目录基于PRO/E离心泵叶轮三维建模及流场数值模拟分析第一章绪论1.1论文研究的背景:泵广泛应用于国民经济的各个部门,它的技术性能对各相关行业影响巨大,长期以来采用“手工设计一样机生产一样机测试一设计修改”的生产路线,其不仅研制开发费用高,而且周期很长。
离心泵内流场的三维数值模拟及流动分析

产生交割,且全位错也易开始起动,使合金发生塑性变 弹性协作进行,减小了形状回复的阻力;同时相间习性能
形,并且 ε马氏体交叉现象随预应变增大而愈加严重,限 提供逆转变驱动力,有利于 Shockley 不全位错的逆运动,
制了 ε马氏体层错在回复退火时产生收缩,相当于减少 提高了合金的形状记忆效应。
了能够发生层错收缩的 ε马氏体相对数量。不同位向的 5 结 论
( 1)在叶轮旋转过程中,各流道的流动随它在叶轮中 相对位置的不同而不同。压力和速度分布具有明显的轴 不对称性。
收稿日期:2006- 11- 09
机械工程师 2007 年第 1 期 49
R 研究探讨 RES EARCH & DIS CUS S ION
的报道。而离心泵内过流部件的几何形状伴有强烈的弯 曲和扭曲,其内部流动是复杂的三维流动。只对过流各部 件单独分析,没有考虑过流部件间的匹配关系,CFD 分析 结果必然与实际流动存在较大差别,也无法了解离心泵 内部流动的三维特性。随着计算流体力学和相应计算软 件的发展,水泵的全三维数值模拟已经成为可能,但一般 仅局限于在叶轮流道内计算,同时将叶轮、进水室和蜗壳 作为模拟对象的还不多见。本文借助 FLUEN(T CFD)软 件平台,采用 N- S 方程配合标准 k- ! 湍流模型对水泵内 流场进行了三维数值模拟。通过对内流场的模拟,得出了 一些有价值的水泵性能信息。 2 建模与计算方法
数的增加,晶体缺陷密度随之增加,这些晶体缺陷可以作 但训练次数达到一定值时,回复率呈现下降趋势。
为 ε马氏体核胚,使合金在预变形时以应力诱发马氏体 相变为变形的主要机制。
另外,随着训练次数的增加,拉压应力使马氏体的厚 度逐渐减小,促进了周围基体的弹性协调,对马氏体相的 可逆性有益,因而提高了合金的形状记忆效应。
基于CFD的离心泵内部流场数值模拟与性能预测

Key words:centrifugal pump;computational fluid dynamics;numerical simulation;performance forecast
随着计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)技术的迅速发展,数值模拟技术已 成为研究流体机械内部流体运动规律、预测流体机 械性能的一种重要手段¨一]。离心泵复杂的流道形 状、高速旋转、流体粘性以及动静部件间的相互作 用等决定了其内部流体流动实际上是一个三维的、 粘性的、非定常的极其复杂的流动方式,有的甚至 还是固液或气液等多相流动【3],正因为如此,采用 传统的速度系数法和相似换算法设计和开发的离
图2叶轮中心回转面绝对速度分布
p盱 Fig.2 Center rotative surface absolute veIocity
fil髑of邮mp impeller
4.3内部流场总压力分布
如图4所示为离心泵叶轮回转中心面总压力
Fig.4
图4 叶轮中心回转面总压力分布 Center rotative surface total pressure profiles of pump impeller
XIE Jie-fei,LI Xiang—gui,YANG Hui (School of Mechanical&Electrical Engineering,Central South University of Forestry and Technology,
Changsha 410004,Hunan,China)
4.2内部流场速度分布
离心泵叶轮中心回转面绝对速度与相对速度 分布分别如图2与图3所示,叶轮内部和涡壳附近 流场分布比较理想,没有出现大的流动分离和冲击 现象,速度由叶片进口至叶片出口不断升高,由叶 轮至涡壳速度逐渐降低,同时顺着涡壳导流方向流 体速度不断升高,至泵出口区域流速才慢慢降低, 这与蜗壳的设计方法相符合,靠近蜗壳外壁处已经 出现了回流,这与实际情况相符,表明离心泵在设 计工况下的运行状态良好。
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。
离心风机内部流场三维数值模拟

中图分类号 : T 42 H 4
文献标识码 : A 这样做可 以缩 短 R G k 模 型的收敛 时 间。压力 一速度 N —E
1 离心风机流场数 值模拟计算模型 的选择
叶轮机械 内全三 维粘性流的计算越来越 受到国内外学 离散采用 SMPE法 , nt d om ltn选取 2 d re — I I U s ayFr u i e ao n —odr
式。
右 , 个网格扭 曲率如果 过大 , 单 计算精度将受 到影响 。网格
和 所 利用 CD商用软件 FU N . 对离心风机内部流场 图如 图 1 图 2 示 。 F LE T6 1
进行数值模拟存 在的 主要 困难有 :1由于几何 模型 复杂 , 2 3 边界条件 () .
需要大量的网格分布, 由于网格的扭曲率的原因, 非结构化
流以及可能出现的分离流、 尾流和射流等流动现象。因此
涡壳参 数为 : 圆半 径 D= 5 t 涡 室宽 度 B 20 基 50i , n o = 6
对于这 种复杂 流场 的求解 必 须 以 Nv r t e 方程 为 基 m 转速 r 0 / ll ae—S ks i o m, =280rm n 叶轮 : 宽度 b 0 t, =10i 叶轮直径 d 5 l, n o =30mn 叶片数为 本方程 。从 数学 的观点来看 , 流就是 N—s方程 的通解 , 湍 湍流场 的求解 , 只要对 N 方程进 行求 解即 可。但 是 , —S 就 1 : 0个 目前 的计算机 的发展 水平 , 要想通 过 直接 求解 N— 来 求 S 过求解 R N 方程来 对离 心 风机 内部粘性 流场进 行求解 , AS
在 G MBT2 1 2中设 置求 解器为 F U N / , A I . . L E T 56 对模
离心泵内部流场的数值模拟研究

88
人 民 长 江
2 0 1 3生
的准 确性 。
8I 3.
( 3 )添加 固定 导叶 后 , 虽 然效 率有所 提 升 , 但 并不
[ 6 ] 刘建龙 , 陶爱忠 , 孙 建伟 , 等. C F D在 大 型 潜 水 贯 流 泵 装 置 优 化 设 计 中的 应 用[ J ] . 人民长江, 2 0 1 3, 4 4 ( 1 ) : 6 4— 6 8 . [ 7 ] 徐 洁, 谷传刚. 长 短 叶 片 离心 泵 叶 轮 内 部 流 动 的数 值 计 算 [ J ] . 化 工 学报 , 2 0 0 4, 5 5 ( 4 ) : 5 4 1 —5 4 4 . [ 8 ] 刘文明, 金仲 康 , 郑 源, 等. 大 型 供 水 泵 站 数 值 模 拟 及 水 力 优 化 [ J ] . 排 灌 机械 , 2 0 0 9, 9 ( 5 ) : 2 8 1— 2 8 6 . [ 9 ] 冯俊 , 郑源 , 李玲玉. 超低 水 头 竖 井贯 流 式 水轮 机 三 维 湍 流数 值 模 拟[ J ] . 人民长江, 2 0 1 2, 4 3 ( 2 1 ) : 8 5—8 8 . [ 1 0 ] 王宏伟 , 刘小兵 , 曾永忠. 长短 叶 片 混 流 式 水 轮 机 转 轮 的 三 维 几 何建模[ J ] . 水 电 能 源科 学 , 2 0 1 0 , 2 8 ( 3 ) : l 2 1一l 2 3 .
中图法分类号 : T V 7 3 4
离心泵 是一 种 高扬 程 水 泵 , 叶轮 和 导 叶 又 是离 心 泵 中重要 的过 流部件 。叶轮将 原动 机 的机械 能直 接传 给液体 , 以增加 液体 的静 压能 和动 能 , 而 导 叶是离 心泵 的转 能装 置 , 它 的作 用 是 将 叶 轮甩 出来 的液 体 收 集起 来, 使 液体 的流速 降低 , 把部 分 速 度 能 转 变 为压 力 能 , 其水 力性 能 的提高 对 于提升 离心 泵效率 具 有十分 重 要 的意 义 。近 年来 C F D分 析 技术在 风 机 、 水泵 等 许 多 工业 领 域 得 到 了广 泛 应 用 , 同 时 也 得 到 了 逐 步 完 善 。另外 将 C F D用于 泵体 内流 场 的数值 模 拟 , 已经 成 为泵优 化设 计 的重要 方法 。大 量 的工 程实 践 证 明, 数值模 拟 结果 是 可靠 的 。本 文通 过 为 某 型 号 离 心泵 添加 固定 导 叶 , 然后 基 于 C F D仿 真技 术 , 对 泵 体 进行 了流场模 拟 , 并 将 添 加 导 叶 前 后 的仿 真 效 果 与 实
刘厚林泵网 基于CFX的离心泵内部流场数值模拟

网 .com 图15 创建计算域界面 泵 u 3.6 指定边界条件 i 单击 Boundary 图标,选择计算域,在 Basic Settings 中选择边界类型和位置,在 Boundary Details 中 刘w厚ww林.pumpl 设置相应物理量值。离心泵模拟中边界条件一般选择压力进口和流量出口或者流量进口压力出口。
STEP 格式),将离心泵造型导入 ICEM,如图 3 所示。
om 图 3 导入几何模型界面 网 .c 2.2 修整模型 泵 u 单击 Geometry→Repair Geometry→Build Topology,设置 Tolerence,然后单击 Apply,如图 4 所示。 i 拓扑分析后生成的曲线颜色指示邻近表面的关系:green = 自由边, yellow = 单边,red = 双边, blue = 林 l 多边,线条颜色显示的开/关 Model tree →Geometry → Curves → Color by count,Red curves 表示面之间 刘w厚ww.pump 的间隙在容差之内, 这是需要的物理模型,Yellow edges 通常是一些需要修补的几何。
网格划分过程如图 2 所示。
图 2 ICEM CFD 网格划分过程
1
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江苏大学 FP 工作室创作
2.1 导入几何模型 在 ICEM CFD 软件界面内,单击 File→Imort Geometry→STEP/IGES(一般将离心泵装配文件保存成
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4.3 矢量图 单击 vector 图标,绘制矢量图。如图 24 所示。
浮选机内多相流动特性及浮选动力学性能的数值研究

浮选机内多相流动特性及浮选动力学性能的数值研究浮选机内多相流动特性及浮选动力学性能的数值研究近年来,浮选技术作为一种重要的矿石分选和固体废弃物处理工艺,被广泛应用于矿山和冶金等领域。
浮选机是浮选过程中的核心设备,其中多相流动特性和浮选动力学性能是其研究的关键。
多相流动特性是浮选过程中各相沿浮选机内各部位分布和流动情况的研究。
浮选机内的多相流动包括气泡、固体颗粒和水等相的流动行为。
其中,气泡与固体颗粒的相互作用是浮选过程中最为重要的因素之一。
通过数值模拟方法,可以研究气泡与固体颗粒之间的相互作用,分析气泡在浮选机中的运动规律和分布情况,有助于优化浮选过程,提高矿石分选的效率和品位。
浮选动力学性能是指浮选过程中各相之间的传质、传热等动力学过程。
浮选动力学性能的研究可以揭示浮选过程中各相之间的相互作用规律,进而优化浮选机的结构和操作参数。
数值模拟方法可以用于模拟气泡、固体颗粒和水之间的传质过程,研究浮选机内的传质特性,探究不同操作参数对矿石浮选的影响。
此外,数值模拟还可以模拟浮选过程中的传热过程,研究各相之间的热交换行为,为浮选机的热力学设计提供理论依据。
为了研究浮选机内多相流动特性和浮选动力学性能,数值模拟方法是一种有效的工具。
数值模拟可以通过建立浮选机的几何模型和流场模型,采用多相流动方程求解方法,对浮选机内多相流动特性进行仿真计算。
通过数值模拟,可以获得气泡、固体颗粒和水等相的运动规律和分布情况,得到浮选机内各相浓度和速度的空间分布,揭示浮选过程中各相之间的相互作用规律。
数值研究结果对于优化浮选机的设计和操作具有重要的指导意义。
通过数值模拟,可以对浮选机内的多相流动特性进行可视化分析,了解各部位的流动情况和气泡、固体颗粒等相的分布情况。
同时,通过模拟不同操作参数下的浮选过程,可以比较分析不同条件下的浮选效果和性能。
这些研究结果可以为浮选机的结构改进、操作优化和矿石分选工艺的改进提供理论依据和技术支持。
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度仅为 2 0 % ~3 0 %.
关
键
词
S T A RC C M+ ; 离心浮选机 ;喷嘴;全流场;数值模拟
T D 4 5 6 文 献标 志码 A
中图 分 类 号
Nu me r i c a l s i mu l a t i o n o n t h e e f f e c t o f c e n t r i f u ga l lo f t a t i o n ma c hi n e s t r u c t u r e o n lo f w ie f l d
W EI Yu e — y o u , S UN J i a o , CHEN We n— yi , 。
(1 .S c h o o l o f C h e mi c a l E n g i n e e r i n g ,H e b e i U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,T i a n j i n 3 0 0 1 3 0 ,C h i n a ;2 .R e s e a r c h C e n t e r o f E n g i n e e r i n g F l u i d a n d P r o c e s s E n h a n c e me n t ,H e b e i Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,T i a n j i n 3 0 0 1 3 0 ,C h i n a )
第4 4卷 第 1 期
、 , 0 1 . 4 4 N O. 1
河Leabharlann 北工业大
学
学
报
2 0 l 5 年 2
Fe b r ua r y 2 0l 4
J 0 URN AL oF H EBEI UNI V ER S I TY OF TECHN 0L0G Y
文章 编 号 : 1 0 0 7 — 2 3 7 3( 2 0 1 5 )O 1 0 0 5 0 — 0 6
摘要
为 探 讨 浮选 机 结 构 对 流 场 的 影 响 , 对 整体 浮 选 机 流 场 的 分 布 特 性 进行 了数 值 模 拟 .以 自吸 式 离心浮 选机 为
模型 ,使用计算流体动 力学软件 S T A R C C M+ ,运用 R e a l i z a b l e s 湍流模型和 V O F 多相流模型,采用 S I MP L E
v e l o c i t y c o u p l i n g s o l u t i o n .Th e s i mu l a t i o n r e s u l t s i n d i c a t e t h a t i n s p i r a t o r y c a p a c i t y ,n o z z l e o u t e r v e l o c i y t a n d T u r b u l e n t
DOE 1 0 . 1 4 0 8 1  ̄ . c n k i h g d n b . 2 0 l 5 . 0 1 . 0 1 0
离心浮选机结构对流场影响 的数值模 拟
魏 月友 1 , 2 孙 姣 ,陈文义
(1 .河 北 工 业大 学 化 工 学 院 ,天 津 3 0 0 1 3 0 ;2 .河 北 . _ l 1 . 业 大 学 工 程 流 动 与 过程 强 化 研 究 中心 , 天津 3 0 0 1 3 0)
p ha s e mo d e l we r e e m pl o ye d t o s i m ul a t e t he p r e s e n t mo de 1 .a n d t he SI M PLE a l go r i t h m wa s us e d t o a c q ui r e t he pr e s s u r e —
算法对速度和压力进行耦合求解 ,得到 了速度 、压力 、湍动能以及 气液相含率的分布规律.模拟结果表 明,吸 气
量 、喷嘴 出口动能和湍动 能值随喷嘴直径增大而减 小,当喷嘴直径为 1 9 mm 时效果较好.外筒体流场存 在较 大 的速度梯度,速度值从 7 ~8 m / s降至 1 r n / s 以下.矿化 气体在外 筒体 的弥散程度较 低,入料初始阶段 气舍率均一