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九五至尊vi手机客户端离心泵内部流场的三个边界条件分析

九五至尊vi手机客户端离心泵内部流场的三个边界条件分析概述:边界条件的设定主要涉及到入口边界、出口边界和壁面边界三种条件,入口边界条件通常设置为速度入口或者压力入口。出口边界条件通常设置为出流或者压力出口。固壁边界条件常见的方法有

九五至尊vi手机客户端离心泵内部流场的三个边界条件分析

离心泵内部流场进行数值模拟时,边界条件的正确设置是关键的一步。关于边界条件的设定主要涉及到入口边界、出口边界和壁面边界三种条件,分别介绍如下:

1、入口边界条件

入口边界条件通常设置为速度入口(velocity-inlet)或者压力入口(pressure-inlet)。速度入口边界条件适用于不可压缩流动问题,需要指定速度的大小、方向或者各速度分量。压力入口边界条件通常用于流体在入口处的压力已知而流动速度未知的情况,对于计算可压缩和不可压缩问题都适用,需要指定入口总压的大小、流动方向以及初始静压的大小,其中指定初始静压的目的是为了对整个流场进行初始化,就如同给定一个速度值以对流场进行初始化一样。虽然初始静压(或者是初始速度)的取值对最终的收敛解没有影响,但是却影响着计算的收敛速度以及能否得到收敛解,所以给定一个合适的初始静压值还是很有必要的。

由于95990011九五至尊vi厂采用RNGhe湍流模型,在设置入口边界条件的各项参数时,还需要对湍动能k和耗散率占进行定义。虽然数值计算最终的收敛解与k和s的初始值无关,但给定一个合理的初始值对于促进计算的收敛是有所裨益的。

2、出口边界条件

出口边界条件通常设置为出流(outflow)或者压力出口(pressure—outlet)。出流边界条件适用于出口处的压力或者速度均为未知的情形,出口处的边界条件通过FLUENT内部计算得到。使用出流边界条件要保证流动是完全发展的,所有变量在出口处的扩散通量为零。需要注意的是,出流边界条件不能与压力入口边界条件同时使用。

另外,如果流动在出口处具有回流现象,在这种情况下若使用出流边界条件将会影响计算的收敛性,计算结果是不可靠的,此时应采用压力出口边界条件。压力出口边界条件需要指定出口处的静压以及出口回流条件,对于有回流的出口,该边界条件比出流边界条件更容易收敛。

3、固壁边界条件

对于近壁区内的流动,Re数较低,湍流发展并不充分,湍流的脉动影响不如分子粘性的影响大,这样在这个区域内就不能使用前面建立的模型进行计算,必须采用特殊的处理方式,固壁边界条件常见的方法有壁面函数法和低Re数he模型。

固壁上满足无滑移条件,即相对速度w=0;压力取为第二类边界条件,即孕/5«=0。湍流壁面条件采用壁面函数边界条件。在接近固体壁面区,壁面迫使流动产生较大的速度梯度,适应于湍流充分发展的he湍流模型在此区域需进行修正。

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减小径向力的方法通常有以下几种:

①采用双蜗壳壳体将泵的蜗壳做成带有2个错开180度的隔舌,将流体分成2个相等的部分,由于对称,产生2个方向相反的径向推力,因而可以减小轴承所受的径向力。但是双蜗壳的结构给铸造、清砂带来很多困难,实际上较少采用。

②采用圆形泵体 泵体产生的径向力在泵的关闭点(指水泵的出口阀全关,流量为零时),与最高效率点之间的范围要比蜗壳型泵体小,特别是在最高效率点时,用来减小径向力的效果最好。但这种泵体水力性能比蜗壳型稍差。

③采用多流道泵体从理论上讲,多流道泵体可使径向合力为零,使轴承不受径向力,实际上,由于制造误差,流道不完全对称等原因,径向力不容易做到完全消除。

减小轴向力的方法如下:

①采用自动推力平衡装置 通过叶轮轮盘背面固定的和可变的2种节流环在流体力的作用下,使叶轮前面和背面压力相平衡的方法来消除轴向力。在正常情况下,推力轴承不受力,只有在启动和意外情况下,止推盘才会与轴承止推面相接触。

②采用背叶轮推力平衡机构在叶轮背面配有径向布置的叶片,也可大大减小轴向力。

③采用平衡盘结构 以上各种办法,各有优缺点,需要根据实践经验和泵的总体设计进行综合考虑和选择。

(3、屏蔽套屏蔽泵通常有2个屏蔽套,即定子屏蔽套和转子屏蔽套,用来防止工作介

质侵入定子绕组和转子铁芯。由于屏蔽套的存在,使电动机定子和转子之间的间隙加大,同时在屏蔽套中还会产生涡流,增加了功率损耗,造成屏蔽电动机的性能下降。一般来说,屏蔽电机和传统离心泵所用电机相比,效率会低一些,大约在5%以内。

对于屏蔽泵,其屏蔽套应选用耐腐蚀性好、强度高的非导磁材料,为了减少因屏蔽套的存在所引起的损耗,在设计时必须注意屏蔽电动机的内径要小,屏蔽套的厚度要薄,屏蔽套的材料应为非导磁材料。所以屏蔽电动机一般都采用细长的结构,即铁芯长度和内径的比值比较大。屏蔽套材料选用耐腐蚀性好、强度高的非导磁材料,如奥氏体不锈钢、哈氏B、哈氏C、钛合金等。哈氏合金材料产生的涡流损失较小,定子屏蔽套优先选用哈氏合金,转子

屏蔽套可选用哈氏合金或奥氏体不锈钢。

屏蔽套的厚度一般为0.4~0.7mm,厚的屏蔽套可以提供较坚固的结构,但引起的能量损失也大,实际设计时,往往选用既有足够安全性又不致造成太大损失的折中方案。

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