【導(dǎo)讀】采用二維造型得到計(jì)算區(qū)域，通過(guò)對(duì)離心泵葉輪內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算與分。建立了一個(gè)葉輪軸面投影圖，為葉輪的繪型做準(zhǔn)備。選擇一種適合的繪。最后再利用PRO/E軟件建立離心泵葉輪。的三維實(shí)體模型,即完成了在PRO/E中的三維建模。計(jì)的離心泵葉輪內(nèi)三維流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析。元的有限體積法對(duì)方程進(jìn)行離散，用壓力校正法進(jìn)行數(shù)值求解。模擬結(jié)果，分析了離心泵葉輪進(jìn)口邊位置對(duì)泵性能的影響。明所設(shè)計(jì)的葉輪是成功的。大，長(zhǎng)期以來(lái)采用“手工設(shè)計(jì)一樣機(jī)生產(chǎn)一樣機(jī)測(cè)試一設(shè)計(jì)修改”的生產(chǎn)路線，其不僅研制開(kāi)發(fā)費(fèi)用高，而且周期很長(zhǎng)。隨著近年來(lái)CAD/CAM的技術(shù)應(yīng)用于。外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在很大的差距。CAD/CAM系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，有的已經(jīng)達(dá)到比較成熟的階段。但與國(guó)內(nèi)統(tǒng)屬流體機(jī)。同時(shí)，離心泵又是一種耗能設(shè)施。建國(guó)以來(lái)，我國(guó)建起了數(shù)萬(wàn)座泵站，據(jù)。然而我國(guó)建成的絕大多數(shù)泵站，因容量偏大，運(yùn)行效率低，能源浪。泵站裝機(jī)容量30%~50%。

　　

【正文】 ation Method （湍流定義方法）下拉菜單中選擇 Turbulent Viscosity Ratio（湍流粘性比）。 （ d） 設(shè)置 Turbulent Viscosity Ratio 為 1。 2. 設(shè)置葉輪出口邊界條件： （ a）設(shè)置 Gauge Pressure（表壓） 為 。 （ b）在 Turbulence Specification Method 下拉菜單中選 Turbulent Viscosity Ratio。 （ c）保持 Backflow Turbulent Viscosity Ratio （回流湍流黏度）為 10 的默認(rèn)設(shè)置 。 1. 初始化 Solve→ Initialize→ Initialize... （ a） 在 Compute From 下拉菜單中選擇 inlet （ b） 點(diǎn)擊 Init，關(guān)閉對(duì)話框。 2. 設(shè)置求解器參數(shù)如圖 43 Solve→ Controls→ Solution... 如圖 43求解器參數(shù) 在 Discretization 欄中， Modified Turbulent Viscosity 選擇 Second Order Upwind。 3. 使用梯度自適應(yīng)優(yōu)化網(wǎng)格 Adapt→ Gradient （ a） 在 Method，欄下選擇 Gradient。 （ b） 在 Gradients Of 菜單中，確保選擇了 Pressure...和 Static Pressure 兩項(xiàng)。 (c) 在 Normalization,一欄中選擇 Scale，設(shè)置 Coarsen Threshold 為。 （ d） 設(shè)置 Refine Threshold 為 。 （ e） 激活菜單 Dynamic 欄的 Dynamic ，將 Interval 設(shè)置為 100。 （ f） 點(diǎn)擊 Compute 和 Mark，儲(chǔ)存設(shè)置信息。 （ g） 點(diǎn)擊 Controls...來(lái)修改適應(yīng)控制。 4. 設(shè)置殘差監(jiān)視器 Solve→ Monitors→ Residual... （ a） 在 Options 菜單中選擇 Plot。 （ b） 點(diǎn)擊 ok。 5. 在流動(dòng)出口處設(shè)置質(zhì)量流量監(jiān)視器 Solve→ Monitors→ Surface... （ a） 將 Surface Monitors 的值增加到 1。 （ b） 在監(jiān)視器 1 中激活 Plot 和 Write。 （ c） 點(diǎn)擊 Define Surface Monitor 對(duì)話框中的 Define... 例出表面監(jiān)視器的清單。在 Report Type 下拉菜單中選擇 Mass Flow Rate， 在 Surfaces 菜單中選擇outlet， 在 File Name 項(xiàng)中填入 noz 作為輸出文件名，點(diǎn)擊 ok記住監(jiān)視器設(shè)置。 （ d）點(diǎn)擊 Surface Monitors 對(duì)話框中的 ok 完成監(jiān)視器的設(shè)置。 case 文件，文件名為： noz File→ Write→ Case... 7. 設(shè)置 2021 次迭代次數(shù)，開(kāi)始計(jì)算 Solve→ Iterate... data 文件 File → Write→ Data... Report→ Fluxes... 盡管質(zhì)量流量曲線說(shuō)明了解得收斂性，還應(yīng)該檢查一下在這個(gè)區(qū)域里質(zhì)量流量是否滿足質(zhì)量守恒定律。 （ a） 保持 Mass Flow Rate 的默認(rèn)值不變 （ b） 在 Boundaries 中選擇 inlet 和 outlet （ c） 點(diǎn)擊 Compute 44 Display→ Vectors... （ a） 將 Scale 值該為 10 （ b） 在 Surfaces 菜單中，選中所有的面 （ c） 點(diǎn)擊 Display 圖 44速度矢量圖 由圖 44可知，本文所設(shè)計(jì)的葉輪在葉片處速度分布不是很均勻，尤其是在進(jìn) 口處速度分布較不均勻。 45所示 圖 45湍流強(qiáng)度圖 由圖 45 可知，所設(shè)計(jì)的葉輪的湍流強(qiáng)度分布較均勻，在葉片附近會(huì)有些沖擊避免不了，因此 本文所設(shè)計(jì)的葉輪較好，符合一般要求。 本章對(duì) fluent 軟件的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了解，研究了 fluent 軟件對(duì)葉輪進(jìn)行流場(chǎng)數(shù)值模擬分析的方法和步驟，并模擬了葉輪的流動(dòng)情況得到葉輪的速度矢量圖及湍流強(qiáng)度圖。 第五章 總結(jié)與展望 本文 運(yùn)用 PRO/E 做離心泵葉輪的三維實(shí)體 造型 ，使用 GAMBIT 軟件對(duì)導(dǎo)入的文件劃分網(wǎng)格，運(yùn)用 fluent 軟件進(jìn)行流場(chǎng)數(shù)值模擬分析。 根據(jù)前面的計(jì)算和分析，可以得到以下結(jié)論 : 1. 本文主要對(duì)離心泵葉輪的計(jì)算公式進(jìn)行研究，并對(duì)離心泵葉輪的尺寸進(jìn)行計(jì)算。建立了一個(gè)葉輪軸面投影圖，為葉輪的繪型做準(zhǔn)備。選擇一種適合的繪型方法，完成離心泵葉輪的繪型。 最后再利用 PRO/E 軟件 建立離心泵葉輪的三維 實(shí)體 模型 ,即完成了在 PRO/E 中的三維建模。 2. 使用 cambint 軟件 對(duì)所得的三維模型進(jìn)行劃分網(wǎng)格，使用 fluent 軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的離心泵葉輪內(nèi)三維流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬， 來(lái)模擬從不可壓縮到高度可壓縮范圍內(nèi)的復(fù)雜流動(dòng) ，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析。利用湍流模擬結(jié)果，分析了離心泵葉輪進(jìn)口邊位置對(duì)泵性能的影響 。由于采用了多種求解方法和多重 網(wǎng)格 加速收斂技術(shù)，因而 fluent 能達(dá)到 最佳的收斂速度和求解精度。 本文在離心泵葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)方面作了一些有益的探索，但由于在實(shí)際情況下離心泵內(nèi)部流動(dòng)十分復(fù)雜，而且在應(yīng)用 N 一 S 方程與標(biāo)準(zhǔn) k 一 e 湍流方程來(lái)求解離心泵內(nèi)部流動(dòng)時(shí)，還采用了一些假設(shè)，所以數(shù)值模擬還不能十分完全模擬出流動(dòng)的特性。所以，應(yīng)當(dāng)將數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，相輔相成，最終準(zhǔn)確的描述離心泵葉輪內(nèi)部流動(dòng)特性。 目前，流體機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法發(fā)展的方向是 :將流體機(jī)械的基本流動(dòng)理論與計(jì)算流體力學(xué)和優(yōu)化方法等結(jié)合在一起，尋求最優(yōu)組合。本文在優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，未能將先進(jìn)的優(yōu)化方法結(jié)合進(jìn)來(lái)，主要 依靠理論分析和經(jīng)驗(yàn)來(lái) 初步判斷離心泵葉輪設(shè)計(jì)的好壞 。不過(guò)相信在以后設(shè)計(jì)研究人員的努力下，在設(shè)計(jì)理論、CFD技術(shù)和優(yōu)化方法的有機(jī)結(jié)合下，離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)將會(huì)得到更為全面的發(fā)展。 致謝 在近三年的研究生生活即將結(jié)束之際，我要感謝所有給予我?guī)椭睦蠋?、同學(xué)、家人以及朋友。 誠(chéng)摯的謝意首先獻(xiàn)給我的導(dǎo)師 — 尊敬的 張海波 教授。 張 老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)風(fēng)范以及和藹可親的待人處世給我留下了深刻的印象并將使我終身收益。在論文的寫(xiě)作過(guò)程中， 張 老師給我創(chuàng)造了優(yōu)越的條件并給了我自由創(chuàng)造的空間，并為論文的審閱和最后的定稿 傾注了大量的時(shí)間和精力。值此論文完成之際，謹(jǐn)向我的導(dǎo)師表示衷心的感 謝并致以崇高的敬意。 本文的工作也得到了 黎甜師兄和魏圣可師兄 的熱情幫助和指教，正是他們的鼓勵(lì)給了我戰(zhàn)勝困難的勇氣和信心，他們對(duì)我的學(xué)習(xí)和生活的親切關(guān)心讓我感動(dòng)，我衷心的謝謝他們 ! 在論文的進(jìn)行過(guò)程中，得到了 同學(xué)們 的熱心幫助，他們?cè)谏詈凸ぷ髦薪o了我莫大的關(guān)懷和支持，在此，向他們一并表示謝意 ! 在此，我還要感謝我遠(yuǎn)在家鄉(xiāng)的父母和親人，他們給了我全力的支持，解除了我生活中的后顧之憂，是我能夠全身心地投入到學(xué)習(xí)和工作中，這也是我能夠完成論文的重要 條件之一。 最后，我謹(jǐn)向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的老師、同學(xué)和朋友表示最誠(chéng)摯的謝意 ! 常影 2021 年 6 月于 東北電力 大學(xué) 參考文獻(xiàn) [1]李龍，陳黎明 .泵優(yōu)化設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)仁 [J].水泵技術(shù)， 2021（ 2） 812. 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