在处理涡轮机械时,例如压缩机,螺旋桨或离心泵之类的泵,最小的设计变更就会产生巨大的影响。根据机器的不同,即使效率提高1%,也可以在机器的整个使用寿命期间节省数千美元的成本。
涡轮机械设计我们的案例:采用CFD的离心泵设计
![CFD分析显示涡轮泵设计中的速度和压力流](https://clqtg10snjb14i85u49wifbv-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2019/10/CFD-simulation-turbo-pump-design.png)
对于带有中央叶轮的离心泵设计,CFD是分析效率的有益工具。工程师可以使用CFD分析设计的性能,轻松更改参数以查看流量如何受到影响,并创建效率泵曲线。
![泵曲线显示压头和流速效率为每秒350 rad](https://clqtg10snjb14i85u49wifbv-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2019/10/pump-efficiency-curves.png)
使用CFD,以最佳速度根据最佳方案找到最高效的设计变得更加简单和快捷。模拟设计可进行流体流动分析,而无需进行物理原型制作,这会浪费时间和成本。
仿真设置
![用于泵设计仿真的三个独立的CAD体积几何](https://clqtg10snjb14i85u49wifbv-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2019/10/CAD-geometries-for-pump-cfd-simulation.png)
对于此项目,几何体被导入为三个体积。叶轮容积,旋转区域容积和流体流量。叶轮本身在不断旋转,因此可以认为是最具挑战性的部分。因此,包括了旋转区域的额外体积,并应用了多参考框架方法(MRF)。
结果
![涡轮机械泵设计的CFD分析显示高低压](https://clqtg10snjb14i85u49wifbv-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2019/10/cfd-analysis-centrifugal-pump.png)
当流体进入泵的螺旋蜗壳时,它转化为压力能。在理想的设计中,在该区域经历的压力增加是平稳且逐渐的。但是,在此设计的最初阶段,螺旋蜗壳开始时速度突然降低。这肯定会对泵的效率产生负面影响,应予以检查。
![微粒痕量分析显示流体进入泵设计的叶轮](https://clqtg10snjb14i85u49wifbv-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2019/10/particle-trace-pump-design-flow.png)
![CFD分析中的等值面模拟显示泵气蚀的风险](https://clqtg10snjb14i85u49wifbv-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2019/10/isosurface-analysis-shows-risk-of-pump-cavitation.png)
离心泵分析结论
该仿真演示了CFD在识别设计中对效率产生负面影响的区域方面的有用性。使用这样的结果,工程师可以从他们的Web浏览器的舒适性中做出明智的设计决策,以优化涡轮机械设计,以提高整体性能,可靠性和价值。