新技術給設計高效率泵帶來曙光
http://kadhoai.com.cn 2026-04-26 23:20:31 來源:生意社
bengshiyizhongtongyongjixie,yeshirenleifamingzuizaodejiangziranzhuanhuanchengyouyonggongdejixiezhiyi。zengjingribenduibengdenengyuanxiaohaojinxinglekexindetongji,qijieguobiaomingbengzainengyuanxiaohaofangmianchuhuyuliaodizhanquanguozongfadianliangde1/4。泵在機電產品中數量僅次於電機的在國民經濟中廣泛應用的主要通用機電產品。
盡管如此,人們對泵內流動了解並不充分。或者說,人們還無法完全把握其流動規律。正如著名的天文學家開普勒所感慨的一樣:看(kan)來(lai)研(yan)究(jiu)星(xing)球(qiu)的(de)運(yun)動(dong)軌(gui)跡(ji)似(si)乎(hu)比(bi)了(le)解(jie)我(wo)們(men)身(shen)邊(bian)的(de)水(shui)的(de)運(yun)動(dong)規(gui)律(lv)和(he)軌(gui)跡(ji)要(yao)簡(jian)單(dan)的(de)多(duo)。斯(si)捷(jie)潘(pan)諾(nuo)夫(fu)提(ti)出(chu)的(de)泵(beng)進(jin)口(kou)流(liu)動(dong)符(fu)合(he)最(zui)小(xiao)阻(zu)力(li)原(yuan)理(li)就(jiu)在(zai)學(xue)術(shu)界(jie)爭(zheng)論(lun)了(le)近(jin)半(ban)個(ge)世(shi)紀(ji),至(zhi)今(jin)仍(reng)然(ran)有(you)關(guan)於(yu)泵(beng)進(jin)口(kou)流(liu)動(dong)的(de)一(yi)些(xie)錯(cuo)誤(wu)觀(guan)點(dian)。
泵現有的常用設計方法是(1)模型換算法,(2)速度係數法。這兩種方法都是以現有成功經驗為基礎的一種借鑒方式的設計方法,往往難以實現現有模型和一些傳統觀念的束縛。
在(zai)我(wo)國(guo)知(zhi)名(ming)的(de)流(liu)體(ti)動(dong)力(li)專(zhuan)家(jia)吳(wu)仲(zhong)華(hua)先(xian)生(sheng)創(chuang)立(li)葉(ye)輪(lun)機(ji)械(xie)的(de)三(san)無(wu)流(liu)動(dong)理(li)論(lun)之(zhi)後(hou),泵(beng)的(de)三(san)無(wu)流(liu)引(yin)起(qi)了(le)研(yan)究(jiu)者(zhe)的(de)重(zhong)視(shi)並(bing)開(kai)始(shi)應(ying)用(yong)於(yu)泵(beng)的(de)改(gai)進(jin)計(ji)算(suan)中(zhong)。
但(dan)是(shi),泵(beng)的(de)三(san)元(yuan)流(liu)動(dong)計(ji)算(suan)對(dui)幾(ji)乎(hu)所(suo)有(you)的(de)泵(beng)製(zhi)造(zao)廠(chang)的(de)設(she)計(ji)師(shi)們(men)來(lai)說(shuo)是(shi)高(gao)不(bu)可(ke)攀(pan)的(de)。直(zhi)到(dao)日(ri)新(xin)月(yue)異(yi)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)發(fa)展(zhan)和(he)研(yan)究(jiu)者(zhe)們(men)的(de)不(bu)斷(duan)深(shen)入(ru),計(ji)算(suan)機(ji)技(ji)術(shu)和(he)流(liu)體(ti)力(li)學(xue)相(xiang)互(hu)結(jie)合(he)一(yi)門(men)新(xin)興(xing)的(de)科(ke)學(xue)―――CFD(計算流體動力學)的建立,同時一些軟件公司在CFOlingyuzhongkaifachugongnengqiangdadeshangyongruanjian,zheyangjishishejirenyuanduibianchengbuhenshuxi,yekeyiyunyongzhexiegongnengqiangdadeshangpinruanjian,fuwuyuyetidesheji。sanyuanliushejifangfazhubujinrushuibengchanpindeshiyongjieduan,geitishengbengshejishuiping,shengchangaoxiaolvdebengleichanpindailaileshuguang。
CFD也ye叫jiao流liu體ti的de數shu值zhi模mo擬ni,它ta是shi使shi用yong計ji算suan試shi驗yan的de方fang法fa來lai模mo擬ni真zhen機ji或huo者zhe模mo擬ni機ji組zu的de流liu動dong情qing況kuang,充chong分fen把ba握wo流liu體ti動dong力li學xue的de特te性xing從cong而er研yan究jiu其qi性xing能neng及ji各ge種zhong特te性xing。可ke進jin行xing流liu體ti機ji械xie的de開kai發fa設she計ji、性能改善、環境預測,還可解釋流體間複雜的湍流現象,模擬許多難以再現、測定困難的流動現象。
CFD首先將實在的流體建立成數學模型(比如紊流模型、多相流模型、粘彈性流模型等),並用微分方程式和輔助的方程式進行表示,再用數值計算方法將這些方程式改寫成計算機能識別的代數方程式,這些計算方法包括:差分法、有限元素法、境界積分法、矢量法、渦wo法fa等deng等deng,根gen據ju具ju體ti方fang程cheng的de不bu同tong特te點dian,采cai用yong不bu同tong的de計ji算suan方fang法fa。經jing過guo此ci階jie段duan,微wei分fen方fang程cheng式shi轉zhuan變bian為wei可ke以yi反fan複fu運yun算suan的de單dan純chun的de四si則ze運yun算suan問wen題ti。接jie著zhe用yong計ji算suan機ji來lai進jin行xing計ji算suan得de到dao計ji算suan結jie果guo。這zhe種zhong設she計ji方fang法fa不bu僅jin可ke以yi大da大da的de縮suo短duan泵beng的de設she計ji周zhou期qi,而er且qie可ke以yi減jian少shao泵beng的de試shi驗yan次ci數shu,從cong而er大da大da的de降jiang低di研yan發fa和he生sheng產chan的de成cheng本ben。
現在主流的CFD軟件有FLUENT、START-CD、PHOENICS、FLOWTAX等。我國越來越多專家學者們開始從事CFD研究並取得了可喜的成績。下圖是清華大學的唐輝、何楓利用FLUENT軟件對離心泵內流場進行了數值模擬研究的結果。隨著CFD的不斷深入和軟件易用化,CFD必將給泵設計效果帶來一次飛躍。