[發明專利]一種基于CFD平臺的離心泵汽蝕性能自動模擬方法

有效

• 申請號: 201910367401.3
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110096812B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 蔣敦軍;康秀峰;王福軍
• 申請（專利權）人: 湖南凱利特泵業有限公司;中國農業大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06T17/00;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

1.一種基于CFD平臺的離心泵汽蝕性能自動模擬方法，包括如下步驟：

1) 對離心泵的全流道計算域進行三維造型，并將離心泵的全流道計算域的三維模型保存為*.igs文件；

2）將步驟1）得到的離心泵的全流道計算域的三維模型導入ICEM軟件中進行非結構化網格劃分，并將離心泵的全流道計算域的網格文件保存為*.cfx5文件；

3）將步驟2）得到的離心泵的全流道計算域的網格文件導入CFX軟件中，選擇無汽蝕模型的定常計算模式，設定液相物性材料為Water at 25℃，出口質量流量M*，進口總壓P1，選取湍流計算模型標準 k-ε，設置收斂條件，定義需監測輸出的揚程H，效率η，軸功率P的表達式，輸出無汽蝕模型的定義文件*1.def；

4）在步驟3）的基礎上，添加汽相物性材料Water vapor at 25℃，進口法蘭處汽液兩相物性材料的體積分數分別為0、1，選擇Rayleigh-Plesset汽蝕模型和標準 k-ε湍流模型，設置收斂條件、最大迭代步數N*、水的飽和蒸汽壓力Pv、空泡的平均直徑及水的表面張力，定義需監測的裝置汽蝕余量NPSHA的表達式，為進口總壓P2編寫控制離心泵進口壓力變化的表達式：

P2=P*1[kg m^-1 s^-2] -997*9.8*A*step((m+0.1)-int(Accumulated Time Step/N))*int(Accumulated Time Step/ N)*1[kg m^-1 s^-2]- 997*9.8*m *step(int(Accumulated Time Step/ N)- (m+0.1))*1[kg m^-1 s^-2]-997*9.8*B*step(int(Accumulated Time Step/ N)-(m+0.1))*(int(Accumulated Time Step/ N)-m)*1[kg m^-1 s^-2]；

式中：P為初始進口總壓；A為裝置汽蝕余量開始時每次的變化量； m為裝置汽蝕余量開始變化量的次數；B為靠近臨界汽蝕余量時，裝置汽蝕余量NPSHA為每次變化量；int（）為取整函數；Accumulated Time Step為計算時間步；step（）為單位階躍函數，N為同一進口總壓下迭代的步數；

輸出汽蝕模型的定義文件*2.def，汽蝕模型的定義文件*2.def與無汽蝕模型的定義文件*1.def保存在同一文件夾內；

5）在放置汽蝕模型的定義文件*2.def和無汽蝕模型的定義文件*1.def的文件夾中創建一個批量計算文本，批量計算文本采用perl語言編寫，保存批量計算文本為*.pl；

6）指定CFX的工作目錄為放置*.pl文本的文件夾，首先計算無汽蝕模型的定義文件*1.def，當該文件計算收斂并停止生成結果文件*_001.res后，CFX軟件將自動以結果文件*_001.res作為初始條件，計算帶汽蝕模型的定義文件*2.def，此時便可實現汽蝕性能模擬計算連續進行，隨著進口壓力值的自動變化，最終得到一系列進口壓力值條件下離心泵的汽蝕性能計算結果，采用EXCEL軟件繪制出汽蝕性能曲線。

2.根據權利要求1所述的基于CFD平臺的離心泵汽蝕性能自動模擬方法，步驟1）中采用CAD-CREO軟件對離心泵的全流道計算域進行三維造型。

3.根據權利要求1所述的基于CFD平臺的離心泵汽蝕性能自動模擬方法，步驟3）中設置的收斂條件為1e-8。

4.根據權利要求1所述的基于CFD平臺的離心泵汽蝕性能自動模擬方法，步驟4）中設置的收斂條件為1e-8；水的飽和蒸汽壓力Pv為3574Pa，空泡的平均直徑為2×10^-6m，水的表面張力為0.0717N/m。

5.根據權利要求1所述的基于CFD平臺的離心泵汽蝕性能自動模擬方法，步驟5）中，批量計算文本中指定解釋器，寫入運行數值模擬計算文件名稱的命令，并將無汽蝕模型計算完成生成的結果文件作為汽蝕模型第一個進口壓力值條件下計算時的初始條件，并指定并行計算使用內核數量。