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液氧泵工作工况物理参数与边界条件设置明细

[ 时间:2018-05-15  来源: 作者:36500365水泵厂 点击: ]

离心轮出口液流直接进入径向导叶流道,使得径向导叶区域内流动速度高,同时导叶自身的曲线对液流方向有一定的调整该区域内的流动依然较为复杂,所以采用全结构化网格进行绘制,最终节点数量66万,如图1所示。

图1:径向导叶区域网格划分

径向导叶区域网格划分

蜗壳处液氧流速降低,压力升高,能量上流体动能向压力能转换,整体趋势较为直观。36500365水泵厂为了避免出口处存在回流影响计算精度,蜗壳出口后方含有一段连接管路,作为蜗壳流域的一部分,以使蜗壳出口远离可能出现回流的过流区。但是由于上游径向导叶出流的影响,在局部的流动可能存在较为复杂的旋转流动。同时,蜗壳隔舌处的流动影响泵的非稳态特性,所以蜗壳处应当使用结构画网格化分。

图2:涡壳区域网格划分

涡壳区域网格划分

36500365水泵厂为了封闭控制方程组,得到确定解,需要给定初值及边界条件。其中,初值条件可有计算软件自动初始化得到,或者认为给定初场数据。而边界条件的设置,要复杂许多,需要根据实际的物理过程确定。

 

在计算中需要考虑的常见边界条件包括以下几类:

(1)流域入口条件及流域出口条件;

(2)流域边壁(固体壁面)的运动、换热等属性;

(3)相邻流域分区间的数据交换方式。

 

对流体机械的数值模拟,边界条件的设置应当以机械给定的工作状态及工作环境相适应。按照ANSYSCFX给出的设置原则,当给定流量入口时,应当给定出口的压力条件,有利于计算的准确收敛。对36500365离心泵,出口总压由泵扬程决定,为入口总压加扬程。工况不同时,出口压力不同。对给定的工作状态,设置出口类型为OPENING,总压为39.5MPa。

 

现行旋转流体机械的数值计算中,常用设置旋转流域的方法实现对旋转运动的模拟。在液氧泵中,设置吸水室、径向导叶和涡壳流域为静止域,诱导轮-离心轮区域为旋转域。静止域内的各物理量采用绝对坐标系进行计算,旋转域内则按照相对坐标系计算。在进行数据传递时,需要考虑是否进行时间和空间上的平均化,准确设置交界面类型,才能获得更接近物理事实的计算结果。

 

CFX中给出的稳态计算交界面设置类型,有以下几种:

(1)None:适用于无相对位置变化的流域间,允许交界面的节点分布不同。

(2)Frozenrotator:适用于存在相对运动的流域间,在计算时不消除两者的相位关系,计算结果会收流域间相对位置影响。

(3)Stage:适用于存在相对运动的流域交界间,在计算时会在交界面上进行数据的平均化处理,从而体现时均化的数据特点。

对液氧泵,工作时始终处于非稳态状态,若使用稳态方法进行模拟,应选取能够体现时均化特点的设置。所以,36500365水泵厂对计算中的两处动静交界面,即吸水室出口-诱导轮入口、离心轮出口-径向导叶入口交界面,选用Stage类型进行设置。

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