基于fluent的叶轮流场分析ppt
基于FLUENT的某型压力脉动衰减器的流场分析及优化设计
基于 ＦＵ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ的某 型压 力脉 动 衰减 器 的 流场 分析 及优 化 设计
李延 民，张智慧 ，张永
（ 州 大学机械 工程 学院 ，河 南郑 州 ４００ ） 郑 ５０ １
摘要 ：应用计算 流体动力学 （ Ｆ Ｃ Ｄ）方法 ，利用专业 的 Ｃ Ｄ仿真软件 Ｆ Ｕ Ｎ Ｆ Ｌ Ｅ Ｔ对某型压力脉动衰减器 的流场进行仿真 分析 ，并分 析主要结构参数 ，即脉动频 率 、挡板 长度 、挡板角度 、挡板间距 与衰 减效果 的关 系。对 于阐释其压力脉 动衰减
Ａ ｓ ａｔ ｓ ｇｃｍｐｔｔｎｌ ｕｄｄ ｎｍｃ Ｃ Ｄ）ｍ ｔｏ ，ｔｅ ｏ ｅ ｓ ｆ ｅｔｉ ｐｅｓｒ ｐｌ ｔ ｎａｅ ｕｔ ｅｅ ｉｕ ｂｔ ｃ ：Ｕ ｉ ｏ ｕａｏ ａｆ ｉ ｙａ ｉ ｒ ｎ ｉ ｌ ｓ（ Ｆ ｅ ｄ ｈ ｗｆｌ ｒ ｎ ｒｓｕｅ ｕｓ ｉ ｔｎ ａ ｒ ｒ ｓ ・ ｈ ｌ ｆ ｉ ｄｏｃ ａ ａｏ ｔ ｏｗ ｍ
在一般的液压系统中 ，流体 的传输过程不可避免 地会产生流量和压力脉动 ，绝大多数情况下 ，这些脉 动是有害的 Ｊ 。液压 系统 的压力脉动 不仅会引起系 统振动 ，产生噪声 ，使 系统 的工作品质恶化 ，影 响液 压元件的使用寿命 和系统 的工作精度 ，严重 时 ，甚 至会使系统 管路 或元件损 坏 ，酿 成事故 。因此 ， 寻求减小液压 系统压 力脉 动 的措施 便具 有重 要 的意
ｌｔｄ ｗ ｔ Ｌ ＥＮ ａ ｅ ｉ Ｆ Ｕ Ｔ． Ｔ ｅｅ ｅ ｔ ｏ ｉ ｔ ｃｕ ａ ￣ａ ｔ ｍ， ｓ ｃ ｓ ｐ ｌａｉ ｎ ｆ ｑ ｅ ｅ ， ｔｅ ｌｎ ｎ ｓ ｆ ａｆ ｌｔ ｈ ｈ ｆ ｃｓ ｆ ｍａ ｎ ｓｒ ｔｒ ｐ ｍｅｅ ｕ ｌ ｕ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ ｅ ｕ ｎ ｅ ｈ ｇ ｅ ｓｏ ｆ ｅｐ ａｅ，ｔ ｅａ ｇｅｏ ｏ ｒ ｏ ｂ ｌ ｈ ｎ ｌ ｆ ｂ ｆ ｅ ｐ ａｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｄｓａ ｃ ｅｗｅ ｎ ｂ ｆ ｅ ｐ ａｅ ，ｏ ｔ ｎ ａｉ ｇ ｅ ｅ ｔ ｒ ｎ ｌｚ ｄ Ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｏ ｋ ｐ ｏ ｉ ｅ ｅｅ ｅ ｃ ｏ ｘ ａｆ ｌｔ ｎ ｈ ｉｔｎ ｅ ｂ ｔ ｅ ａ ｌ ｌｔ ｓ ｎ ａ ｔ ｕ ｔ ｆ ｃ ｅ ａ ａｙ ｅ ． ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｗ ｒ ｒ ｖｄ ｓｒ ｆｒ ｎ ｅ ｆ ｒｅ — ｌ ｅ ｎ ｗｅ ｐａ ｎｎ ｈ ｃ ａ ｉｍ ｆ ｒ ｓｕ ｅｐ ｌ ｔ ｎ ａｔ ｎ ａ ｉｇ ａ ｄ ｏ ｔ ｌ ｅ ｉ ｎ ｌ ｉｉ ｇ ｔｅ ｍｅ ｈ ｎｓ ｏ ｅ ｓ ｒ ｕ ｓ ｉ ｔ ｕ ｔ ｎ ｐ ｉ ｐ ａｏ ｅ ｎ ｍａ ｄ ｓｇ ． Ｋｅ ｗｏ ｄ ： Ｐ ｅ ｓ ｒ ｕ ｓ ｔ ｎ ａｔ ｎ ａｏ ；Ａｎ ｌ ｓ ｆｔ ｅ ｆ ｗ ｆ ｌ Ｏ ｔ ｌ ｅ ｉｎ； Ｆ ＵＥ ｏ ｔ ａ ｅ ｙ ｒｓ ｒ ｓｕ ｅ ｐ ｌａｉ ｔ ｕ ｔｒ ｏ ｅ ａ ｙ ｉ ｏ ｏ ｅｄ； ｐ ｉ ｓ ｈ ｌ ｉ ｍａ ｄ ｓ ｇ Ｌ ＮＴ ｓ ｆ ｒ ｗ
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）。
基于FLUENT的翼型管道静态混合器的流场仿真模拟
基于FLUENT的翼型管道静态混合器的流场仿真模拟摘要：本文是通过FLUENT[1]来模拟分析翼型管道静态混合器的内部流场，使应用广泛的静态混合器的混合效果得以优化。
简要分析翼片的排数和倾角、翼片的结构以及翼片的排列方式对混合效果的影响。
模拟结果表明：内置3排45°角长翼片错排结构形式的翼型静态混合器综合混合效果较优。
关键词：管道静态混合器；翼片；FLUENT；流场模拟翼型管道静态混合器的混合机理：流体在自身所具有的动能和势能下，以一定的速度沿轴线方向流进混合管，翼型静态混合器内的任意一个叶片将所在周期的流体分成四股彼此独立的流体，这四股流体沿着翼型叶片向相同的轴向的方向分流。
本文中，翼型管道静态混合器中的物料选用两相互不相溶的液体，低速流入静态混合物的翼片元件中，通过FLUENT来模拟分析翼型管道静态混合器的内部流场。
一、静态混合元件结构文献[2]中实验得知：相比矩形翼片，梯形叶片能产生更佳的混合效果，因此首选梯形叶片。
静态混合元件采用薄板内嵌在混合器管道内壁上，在此混合器内壁上定性的画上3排翼片依次等距排列，药剂入口的设计为内插式，为方便混合浓度的测定，需在该翼型静态混合器之后连接一个取样器，本取样器采用静态液-液取样。
二、静态混合器混合效果与长度的关系查阅文献[3]可知，湍流情况下，混合效果与混合长度没有关系。
层流时，混合长度与混合效果有很大关系，一般需要根据混合效果确定混合长度。
本文选用液液互不相溶的两相流体相混合，初设叶片的角度变化范围为0°-180°，在同一截面上等角度的分布4个大小一样的叶片。
流体的流动是低速低压，初步定性混合器长径比L / D=5，内径D i=400mm，管长L=2m。
用FLUENT模拟内部流场，影响两相液体混合效果的因素主要有：1、翼片在管道内部的排数；2、翼片在管道内部与内壁的倾角大小；3、翼片的具体结构形式；4、翼片的排列方式。
基于Fluent的换热器流场模拟
基于Fluent的换热器流场模拟第1章绪论 (2)1.1换热器的分类 (2)1.2 换热器研究与发展 (3)1.2.1换热器发展历史 (3)1.2.2 换热器研究及发展动向 (3)1.2.3 国外新型换热器技术⾛向 (4)第2章管壳式换热器 (9)2.1 管壳式换热器结构 (9)2.2 管壳式换热器类型 (9)2.3 换热器的安装、使⽤及维护 (10)2.3.1换热器的安装 (10)2.3.2 换热器的清洗 (10)2.3.3换热器的维护和检修 (12)2.3.4换热器的防腐 (13)2.4 换热器的强化 (14)2.4.1管程的传热强化 (14)2.4.2 壳程的传热强化 (16)第3章流体传热的研究⽅法 (17)3.1 传热学的常⽤研究⽅法 (17)3.2数值模拟的求解过程 (17)第4章基于Fluent的管壳式换热器的数值计算 (20)4.1 Fluent简介 (20)4.2 基于Fluent的三⾓形排列的换热器流畅模拟 (21)结论 (31)第1章绪论换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到⼯艺流程规定的指标的热量交换设备，⼜称热交换器，⼴泛应⽤于化⼯、⽯油化⼯、动⼒、医药、冶⾦、制冷、轻⼯业等⾏业。
随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。
1.1换热器的分类换热器作为传热设备随处可见，在⼯业中应⽤⾮常普遍，特别是耗能量⼗分⼤的领域。
随着节能技术的飞速发展，换热器的种类开发越来越多。
适⽤于不同介质、不同⼯况、不同温度、不同压⼒的换热器结构和形式亦不相同，换热器种类随新型，⾼效换热器的开发不断更新，具体分类如下。
(1)冷、热流体热量交换的原理和⽅式基本上可分三⼤类：间壁式、混合式和蓄热式。
间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁⾯分开的空间⾥流动，通过壁⾯的导热和流体在壁表⾯对流进⾏换热。
间壁式换热器根据传热⾯的结构不同可分为管式、板⾯式和其他型式。
管式换热器以管⼦表⾯作为传热⾯，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等；板⾯式换热器以板⾯作为传热⾯，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等；其他型式换热器是为满⾜某些特殊要求⽽设计的换热器，如刮⾯式换热器、转盘式换热器和空⽓冷却器等。
基于 Fluent的 AY型离心油泵叶轮内流场数值模拟
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ２ ３
文献标 志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ７ — ４ ４ １ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ － ０ ０ １ ７ － ０ ４
Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａｌ Ｓｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｔ ｕｄｙ ｏ ｆ Ｉ ｍｐｅ ｌ ｌ ｅ ｒ Ｉ ｎｔ ｅ ｒ ｎａ ｌ Ｆｌ ｏ ｗ Ｆｉ ｅ ｌ ｄ ｏ ｆ Ｃｅ ｎｔ ｒ ｉ ｆ ｕ ｇａ ｌ Ｐｕ ｍ ｐ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｆｌ ｕｅ ｎ ｔ
・
１ ７・
研究与分析
力沿 流道 一直都 大 于叶片 背面 的压力 ， 在工 作面 的出
２ ０ １ ３ 年 第６ 期（ 第２ ６ 卷， 总 第１ ２ ８ 期）・ 机械 研究 与应用 ・
口处为压力最高点 ， 出口压力符合设计要求… 。
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最 的 参 ［ １ ］ 具 重 考 活 要 文 李 术 龙 ， 力 工 献 ２ ０ 陈 具 的 ： ３ ， 黎 （ 部 ３ 地 ） 分 ： 明 ８ 。 — ． ， １ 泵 成 ． 优 为 化 设 计 国 和 内 优 现 化 状 离 及 发 心 展 泵 趋 等 势 流 ［ Ｊ ］ 体 ． 水 机 泵 械 技
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的发 展起 着举 足轻 重 的推 动作用 ， 所 以如何 提 高离 心 泵 的实 际工况 点效 率 是各 科 研 院校 和 设 计 院 的研 究
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笔者 通过 对离 心泵 叶轮 工作 过程 和结 构 的分析 ， 考虑 整个 叶轮 为对 称结 构 ， 建 立 叶轮单 个 叶道 的简化 模型 和 叶轮整 体 的三维模 型 ， 并进 行 网格划 分 。利用 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 软件 进行 流动 分析 ， 对 离 心泵 叶 轮模 型 内部 流 场进行 三 维数值 模 拟 ， 初 步分 析离 心泵 叶轮 的速 度及
基于FLUENT的叶轮机械三维紊流流场数值模拟
因此，壁面上的剪切应力可以通过与壁面相邻节点的流动 变量的值计算出来。
7 数值计算实例
这里对一个典型的单极轴流叶轮机械进行数值模拟。采用 的模型为喷水泵， 前端有一个转子， 后端有一个静子， 转子和静 子各自在一个单独的计算域内，转子和静子之间以及与之相连 的进口和出口之间会存在流动干涉。
图 8 平面 : 9 = 上全压的周向平均值 "#$: 8 %&’ CE’-C$’ +/+C0 B-’)),-’ C+ B0C>’ : 9 =
对称性，求解时仅考 虑一个静子叶片和一 个转子叶片通道内的 流动问题，在干涉面 上 采 用 (#A#>$ B0C>’ 模型。 混 合 面 （(#A#>$ B0C>’） 定义在转子的 出口和静子的进口、 转子进口与上游通道 的出口、以及静子出 口与下游通道进口交 接处。在转子和静子
图 ! 网格化的叶轮机械模型 "#$! %&’ (’)&’* +,-./ (/*’0
6 78 !
标量的湍流长度尺度或时间尺度，如果第二个尺度因子我们选 为湍流脉动动能的耗散率 !，也可以相应建立一个与上式类似 的 ! 满足的输运方程 "
其中： #!! 9 !: ;; ， #!$ 9 !: <7 ， "% 9 !: = ， "! & !: 8 上述两式就是标准的 % ! ! 两方程湍流模型所满足的微分 输运方程。
% 叶轮机械三维湍流流动的力学模型
完整的雷诺应力模型包括平均运动的 % 个连续性方程， / 个动量方程。雷诺应力的 Q 个方程， 总共由包 ! 方程和 ! 方程， 含 %! 个未知量的 %! 个微分方程组成封闭的方程组，如还要涉 及传热， 则需要计算温度和其他有关标量的分布， 还要加上 % 个 平均温度方程和其他 / 个与扰动量相关的关联项的模型方程， 总共 %Q 个方程， 对于一般工程中的湍流问题， 这个方程组实在 是太庞大了， 对于复杂流动， 若要求解这个方程组， 需要占用极 大的计算机资源，所以在工程应用中我们一般对雷诺应力模型 作一些简化， 例如， 求解两方程湍流模型， 而不是直接求解雷诺 应力模型。
fluent动静交界面 叶轮机械
fluent动静交界面叶轮机械叶轮机械是一种具有动静交界面的工程机械，它在许多领域中扮演着重要的角色。
在能源领域，叶轮机械广泛应用于水力发电和风力发电等设备中；在航空航天领域，叶轮机械被用于喷气发动机等关键设备中；在化工和制药等行业中，叶轮机械也扮演着至关重要的角色。
叶轮机械的动静交界面是指在其工作过程中，既有动力输入的动叶轮，又有通过静叶轮传递动力的静叶轮。
动叶轮通常由转动的轴和叶片组成，而静叶轮则是由固定的导向叶片组成。
动叶轮通过旋转产生动能，并将其传递给静叶轮，静叶轮则将动能转化为压力能或其他形式的能量。
这种动静交界的设计使得叶轮机械具有高效能转换和传递能量的特点。
叶轮机械的设计与制造需要考虑许多因素，如流体力学、材料科学和机械工程等知识。
流体力学是研究流体运动和力学性质的学科，对于叶轮机械的设计起着重要的指导作用。
通过对流体流动的分析和计算，可以确定叶轮机械的优化设计方案，以提高其效率和性能。
在叶轮机械的制造过程中，材料的选择和加工工艺也是至关重要的。
叶轮机械通常需要承受高速旋转和高温高压等极端工况，因此需要选择具有良好耐磨性、高强度和耐腐蚀性的材料。
同时，制造过程中的加工工艺也需要精确控制，以保证叶轮机械的几何形状和尺寸符合设计要求。
叶轮机械在不同领域中的应用也有所不同。
在水力发电中，叶轮机械被用于转换水能为机械能，通过发电机将机械能转化为电能。
在风力发电中，叶轮机械则是将风能转化为机械能，并通过发电机转化为电能。
在喷气发动机中，叶轮机械则是产生推力的关键部件，通过燃烧室中的高温高压气体驱动叶轮旋转，从而产生推力。
除了能源领域，叶轮机械还在化工和制药等行业中发挥着重要作用。
在化工工艺中，叶轮机械被用于混合、搅拌和输送等过程中，以实现物料的均匀分布和混合反应。
在制药工艺中，叶轮机械则被用于颗粒干燥和液体喷雾等过程中，以实现药物的精细处理和生产。
叶轮机械作为一种具有动静交界面的工程机械，在现代工业中发挥着重要的作用。
基于FLUENT的多回路泵流场数值模拟
Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓ Ｍｕ ｔ－ ｅ ｒＰ ｍ ｐ；Ｒｅ ｅ ｓ ｇｎ ｅ ｉ ｙ ｒ ： ｌｉ ｇ ａ ｕ ｖ ｒｅ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎｇ；Ｆ ＬＵＥＮＴ ；Ｍ ｏ ｉ ｇ Ｇｒｄ ｖｎ ｉ
在大 型和高精 密 数控 机 床 导轨 润 滑 系统 中 ， 体 流 静压 润滑 系统通过 静压 支 承 消 除机 床 导轨 的爬行 ， 保
ｌ 多 回路 泵 数值 模 拟 的前 处 理 Ｊ
本 文采用 最 简单 的多 回路 泵 模 型—— 三 齿轮 泵 ， 多 回路泵 转速 为 ４ ５ ｒｍｉ， ９ ／ ｎ 中心轮 为 逆 时 针转 动 ， 齿 轮为标 准 渐 开 线 圆柱 齿 轮 ， 模 数 为 ２ ｍｍ， 数 为 其 齿
多个泵 的使 用性 能。为准 确掌握 多 回路泵 内部流 场 变 化 ， 用 Ｆ Ｕ Ｎ 运 Ｌ Ｅ Ｔ软 件 中 的动 网格 技术 对 多
回路泵 进行流 场动 态数值 模拟 ， 析 多回路泵 在齿 轮旋 转情 况 下 的 内部 流 场变 化 ， 分 从而 为 多 回路泵
的逆 向设计和 结构优 化奠 定基础 。 关键词 ： 回路 泵 多 逆 向设计 ＦＵ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ 动 网格
ｍｕ —ｇ ａ ｍｐ，ｔ ｏ ｉ ｇ ｇ ｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｌｅ ｔｓ ｆｗａ ｅ ｉ ｓ ｄ ｔ ｕ ｒｃ ｌｙ ｓｍｕ ａｅ ｔ ｅ ｆ ｗ ｈｉ ｅ ｒｐｕ ｈｅｍ ｖ ｎ ｒｄ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｆｕ ｎ ｏ ｔ ｒ ｓ ｕ ｅ ｏ ｎ ｍｅ ｉａｌ ｉ ｌ ｔ ｈ ｏ ｌ
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（c）通过对比不同流体密度下的搅拌情况，得搅 拌机的推力与流体密度有正比关系；
（d）分别对有无导流壳的潜水搅拌机进行了模拟 分析，根据分析结果可以看出导流壳主要起轴向 导流作用，流体受到的池壁边界的影响比无导流 壳时小，并有更长的推进距离。
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三、研究思路
一、模型建立
二、网格划分。 三、数值模拟
四、结果分析
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四、模拟结果分析
n=774r/min 速轴截面度分布云图、速度矢量图、流线图
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四、模拟结果分析
流体密度对流场的影响 现对潜水搅拌机在两种流体介质下的流动进行数值模拟。一种流
体介质a为水，密度是998.2kg/m3，另一种介质b的密度是2800kg/m3。
利用FLUENT的后处理功能得到了在两种介质中的推力和轴功率。
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四、模拟结果分析
3.转速对流场和搅拌机的影响 选取转速n=774r/min和n=1000 r/min两种转速进行模拟计算。 从速度云图中可以看到，两种速度下池内流场的速度分别基本相同，流体
的循环过程并无差别，而高速时搅拌机叶轮的服务面积更大些，但无明显差 距。
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四、模拟结果分析
导流壳对流场的影响 ① 速度分布云图
②流线图
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四、模拟结果分析
③ 距离潜水搅拌机 不同轴向长度的 三个垂直截面上 （即x=100， x=300， x=500三个截 面上）的速度分 布云图
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五、结论
（a）在低速推流情况下，该搅拌机拥有良好的水 利设计结构，较高的工作效率，池内流体可以达 到搅拌要求；
叶片搅拌功率P1的大小反应了池内运动状态和搅拌程度，它也是电机功率 P2的选择依据。现计算出P1，得表。从表中看到，当转速增大时，其叶片 搅拌功率也明显增大，其所选用电机功率也随之增大。但是，低转速时搅 拌池内的流场整体也已达到了搅拌机的要求。而高转速下，其叶片搅拌功 率明显过大，造成了严重的浪费。
基于FLUENT的叶轮流场分析
LOGO
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一、研究背景及意义
潜水搅拌机，是污水处理过程中重 要的污水处理装置，它的性能对污水 处理的质量起着至关重要的影响
其叶轮的形状、尺寸和叶片类型等 对搅拌池内流场有着重要影响。究 数值模拟
数值模拟方法
多重参考系法、滑移网格法、内外迭代法、“黑箱”模型法和大涡模拟法等
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致谢
谢谢观看！
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