摘要：本文基于N-S方程和标准κ-ε紊流模型，对ZBY80-35/45自吸离心泵叶轮设计流量下叶轮内流场三维紊流进行了数值计算，获得了叶轮内流场的速度、压力分布，对数值计算结果进行了分析研究，为叶轮的水力设计提供了有价值的信息。
　　关键字：离心泵 叶轮 有限单元法 流场
　　1、前言
　　离心泵是利用叶轮的高速旋转，带动叶片间的液体一块转动，在离心力的作用下液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量。传统的离心泵设计方法是建立在一元理论和相似理论基础上的模型换算法和速度系数法，速度系数法和模型换算法在实质上是相同的。对于泵的性能参数的最终确定还是通过做出一个泵的样机来进行最终实验以确定最终是否能达到设计扬程和流量，但从实践中发现这种方法的误差较大。随着计算流体力学和相关流体分析软件的发展，现在开始将数值模拟技术运用于泵的设计中并取得良好的经济效果。本文在分析三维紊流的控制方程和边界条件的基础上，以ZBY80-35/45自吸离心泵叶轮设计参数为基础建立了叶轮及其流道的参数化三维实体模型及有限元计算模型。利用有限元分析软件Fluent 对泵设计流量下叶轮内流场进行了数值计算，得到了叶轮内流场速度、压力分布，并对数值计算的结果进行了分析。
　　2、流体控制方程
　　1）连续性方程
　　4、边界条件
　　对ZBY80-35/45自吸离心泵设计参数为：Q=35m3/h。n=3000RPM，H=45m，ns=62，叶轮进口直径是85mm，出口直径是179mm，叶片数为6。
　　1）进口边界条件
　　计算区域的进口边界上的速度为均匀的连续边界，轴向速度由质量守恒定律和无旋假设确定进口轴向速度，考虑叶轮与流体的相对运动，给出叶轮进口截面上的相对速度分布。压力在进口截面上假设为均匀分布。
　　2）出口边界条件
　　5、计算区域和数值算法
　　计算区域为叶轮轴截面内部流体，为了便于反映流场的變化，准确地进行数值模拟，叶轮区域计算网格布置较密；在划分时还考虑了数值模拟精度对网格数量和质量的依赖性。求解采用有限体积法对控制方程进行离散，非藕合隐式求解。压力和速度的耦合采用Simple方法。为提高计算精度，对各种流变量和湍流粘性系数用二阶迎风格式离散，残差减少到10-3数量级。
　　6、分析结果
　　由图1可知，绝对速度由进口到出口速度不断增大，由于叶轮为后弯型叶轮，所以靠近工作面的流体速度较大，远离工作面的流体速度较小。图2给出了静压云图，从中可以看出，入口到出口，压力呈上升趋势。压力面的压力明显大于相应位置的吸力面上的压力。在叶片进口处，叶片头部有明显的低压区存在。叶轮压力均匀上升，压力梯度没有明显的波动。因此叶轮设计是合理的。
　　参考文献
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