[发明专利]一种基于CFD的离心泵空化性能的预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及到离心泵空化预测领域，尤其是一种基于CFD的离心泵空化性能的预测方法。

背景技术

泵汽蚀余量是表征水泵汽蚀性能的重要参数之一,并据此计算水泵装置几何吸上高度和确定水泵安装高程,在实践上具有重要意义。水泵汽蚀性能的优劣、泵汽蚀试验方法的正确与否,不仅要影响泵站的建设投资和安全运行,而且还影响到泵站建设的经济效益和社会效益。在国际投标竞争中,泵汽蚀余量的大小直接影响到评标价格和投标的成败。当泵的进口压力下降到某个值时，空化区域出现并发展，泵的扬程开始大幅度下降，工程上常用扬程下降3％时的汽蚀余量NPSH作为泵的必须汽蚀余量NPSHr，但是目前国内对临界汽蚀余量NPSHr的预测仍存在较大的困难。

现在对NPSHr的预测方法有实验方法和CFD数值模拟方法，由于成本较低，现在以CFD数值模拟为主，实验验证为辅。传统CFD数值模拟是：采用进口总压逐渐下降方法，即设定不同的进口总压来进行一系列的数值模拟来预测泵的NPSHr,直到找到扬程下降3％的点。在CFD软件中，传统方法是进口边界设置为固定总压,出口边界设置为固定流量。理论上，该方法在多次模拟计算后能预测出扬程下降3％时的NPSHr，但由于一些模拟点可能会出现在严重空化区域，且不可控，在那里模拟也将花很长时间完成，所以在一个流量下使用十次或以上次数的模拟来计算NPSHr是很常见的。

必需汽蚀余量NPSHr是规定泵要达到的性能参数，其值越小，泵的抗汽蚀性能越好，因此，预测得到泵的必须汽蚀余量NPSHr对提高泵的稳定运行具有重要意义。

上述现有方法预测NPSHr都存在一个普遍问题，那就是模拟的时间长，且难以保证模拟的精度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于CFD的离心泵空化性能的预测方法快速预测离心泵NPSHr。

为达到以上目的，采用如下计算方案，一种基于CFD的离心泵空化性能的预测方法，包括以下步骤，

步骤一：给定质量流量M*，进口总压PT_in*，在CFX软件中，设置边界条件：

进口设置为固定总压：PT_in(0)＝PT_in*

出口设置为固定质量流量：M_out(0)＝M*

在CFX中模拟计算后处理输出得到：出口总压：PT_out(0)，

出口静压：PS_out(0)，

则泵扬程和动压根据计算可以得到：扬程H(0)＝PT_out(0)-PT_in(0)，

动压DH(0)＝PT_out(0)-PS_out(0)

步骤二：在CFX软件中，设置边界条件：

进口设置为固定质量流量：M_in(1)＝M*

出口设置为固定静压PS_out(1)＝PS_out(0)

在CFX中模拟计算后处理输出得到：进口总压：PT_in(1)

出口总压：PT_out(1)

计算得到的泵的扬程：H(1)＝PT_out(1)-PT_in(1)

动压DH(1)＝PT_out(1)-PS_out(1)

所述泵的扬程H(1)是泵不发生空化时的满载扬程H100，

根据公式PT是进口总压PT_in(1)，Pv是流体的蒸汽压力，ρ是密度，g是重力加速度，计算可以得到H-NPSH曲线上的第一个点，

步骤三：在CFX软件中，设置边界条件：

进口设置为固定质量流量：M_in(2)＝M*

出口设置为固定静压PS_out(2)＝(1-α)H100-DH(1)，

工程上常用扬程下降α,时的汽蚀余量NPSH作为泵的必须汽蚀余量NPSHr，2％＜α＜4％，在CFX中模拟计算后处理输出得到：进口总压：PT_in(2)

出口总压：PT_out(2)

计算得到泵的扬程：H(2)＝PT_out(2)-PT_in(2)