双吸离心泵双流道叶轮三维湍流模拟与分析

"该文是清华大学热能工程系在2005年发表的一篇关于双吸离心泵双流道叶轮内部三维定常湍流的数值模拟研究。研究通过Reynolds时均Navier-Stokes方程，结合标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法，对叶轮内部流动规律进行全流道数值模拟，以深入理解其流动机理，并为水力设计提供指导。" 在离心泵的设计和优化中，叶轮作为关键部件，其内部流动特性直接影响着泵的效率和性能。双流道叶轮因其独特的结构，能够提高泵的流量和稳定性，因此成为研究的焦点。本文的研究对象是一个特定的双吸离心泵，其叶轮采用双流道设计。通过全流道数值模拟，可以得到叶轮进口、水平截面以及叶片表面的压力和速度分布情况。 具体方法上，研究基于Reynolds时均Navier-Stokes方程，这是处理流体动力学问题的常用方法，它可以将不可压缩流体的瞬态湍流问题转化为一组时间平均的方程。标准k-ε湍流模型则用于描述湍流的耗散和能量产生过程，它是工业应用中常用的湍流闭合模型之一。SIMPLE算法（Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations）被用来解决压力速度耦合的问题，这是一种迭代求解流体动力学方程的有效方法。 计算结果包括叶轮进口和水平截面的速度矢量图，这些图可以直观展示流体的流动方向和速度大小，对于分析流动特征至关重要。同时，研究还得到了叶片压力面和吸力面以及叶轮盖板的压力分布等值线图，这些数据有助于揭示叶轮内部的压力变化规律，对叶轮的设计优化具有指导意义。 通过对计算结果的分析，研究发现全流道计算能够准确模拟双流道叶轮的内部流动，特别是叶轮进出口的关键区域。这种模拟不仅能预测泵的外特性，即泵的工作曲线，还能为改进叶轮设计提供依据。这对于提升泵的效率、降低能耗、增强泵的稳定性和可靠性具有实际价值。 这项工作不仅加深了对双流道叶轮内部湍流流动的理解，也为离心泵的水力设计提供了理论支持和实践参考。未来的研究可能进一步探讨不同工况下叶轮的性能变化，或者开发更先进的湍流模型来提高预测精度。