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离心泵在工农业生产及国民经济的许多部门有着广泛的应用,是一种重要的水力机械。离心泵内部流动特性的研究对于泵的优化设计,改善运行特性具有重要影响。实现离心泵内部流动的数值模拟,不仅具有理论意义,更具有重要的工程实用价值。
本文采用实验测试及数值分析方法对离心泵的外特性及内部流场进行了比较全面的研究,建立了较为完善的计算流体动力学CFD分析模型,计算过程中采用了非结构化网格,在三维时均N-S方程的基础上,分别应用标准k-ε模型、RNGk-ε模型和SSTk-ω模型对离心泵内部二维湍流流动进行了数值模拟。结果显示,三种湍流模型得到的结果较为相似,其中RNGk-ε模型计算得到的结果与实验值偏差最小。在设计工况及其附近工况时,数值计算得到的外特性曲线与实验得到的外特性曲线比较吻合。远离设计工况时,预测的准确性下降,尤其在小流量工况差别相对较大。最后对设计工况下模拟得到的流场结果进行了详细分析,结果表明,设计工况下计算得到的内部流场与实际情况十分相符,说明计算的设置条件选择合理,可以准确模拟离心泵的内部流场同时准确进行外特性的预测。为进一步优化离心泵的设计提供了依据。