离心泵数值模拟：网格类型与收敛性研究

"基于GCI的离心泵网格的收敛性 (2014年) - 江苏大学流体机械工程技术研究中心" 这篇2014年的论文关注的是离心泵数值模拟中的一个重要方面——网格收敛性和网格类型对计算精度的影响。离心泵是一种广泛应用于各种工业领域的流体机械，其性能的精确预测依赖于有效的计算流体动力学（CFD）模拟。论文的主要目标是评估结构化网格、非结构网格和混合网格在离心泵内部流场模拟中的表现。 首先，研究人员对一个离心泵模型进行了不同类型的网格划分，包括结构化网格、非结构化网格和混合网格。结构化网格的特点是单元形状规则且相邻单元之间有恒定的连接关系，而非结构化网格则允许更灵活的几何适应性，混合网格则是两者的结合。接着，他们使用三维定常全流场数值模拟来研究这些网格在离心泵内部流动中的表现。 论文中提到的关键指标是网格收敛指数（GCI）。GCI是用来度量数值解随网格细化而趋于稳定性的参数。通过Richardson外推法，研究人员可以判断数值解是否达到收敛状态。结果显示，随着网格单元数量的增加，GCI值减小，这意味着解的稳定性提高。在相同数量级的网格单元下，结构化网格的GCI显著低于非结构化和混合网格，表明其在收敛性上具有优势。 进一步的分析表明，不同网格类型对叶轮内部流动的模拟结果有所不同。结构化网格能够揭示更多细节，如更多的漩涡结构，这可能是因为其规则性使得流场的捕捉更加精确。然而，混合网格在蜗壳出口处出现较大低速区，这可能影响到流体能量的传递效率。此外，混合网格在扩散段截面处能够捕获到更多的二次涡现象，这可能是由于其在复杂几何区域的适应性。 该研究强调了网格选择在离心泵CFD模拟中的重要性，特别是在考虑计算效率和精度平衡时。结构化网格在收敛性和流动细节方面表现出色，但非结构化和混合网格可能在处理复杂几何形状时更为适用。这些发现对于优化离心泵设计和提高仿真精度具有指导意义，有助于工程师们更好地理解和改善流体流动性能。