摘要：随着我国经济实力的不断上升，计算机信息化水平也我国多个领域有着广泛的应用，本文则主要分析多级泵内部流场中CFD软件Fluent对其的应用，经研究得知，采用这种数值计算方法改型优化，提高多级泵内部流场分析效率，也是计算流体力学和计算机技术的一大融合，值的推广和应用。
关键词：Fluent；多级泵；内部流场；数值分析；
在石化、农业、矿业及电业等领域都涉及多级泵，因它自身扬程高，占地小等优点而被广泛应用。对多级泵内部流动规律进行分析，多提高多级泵的运行和设计有着现实意义。随着计算机技术的不断发展，采用数值来分析多级泵内部流场，并预测了效率和扬程，这些都为多级泵内部流场分析，及提高效率和改型优化起到参考价值作用。本文就利用CFD软件Fluent对多级泵内场速度和压力进行三维数据模型，并加以对比分析。
1. Fluent相关概述
目前国际上比较流行的商用CFD软件包则是Fluent，在美国的市场占有率为60%。凡是流体、热传递和化学反应有关的工业领域都是涉及。其自身丰富的物理模型，先进的数值方法和强大的前后处理功能，让它在汽车设计、航空航天及石油天燃气等方面都有广泛的应用。Fluenth系列软件包括通用的CFD软件FLUENT、POLY；FLOW、FIDAP，CFD教学软件FlowLab，工程设计软件FloWizard、FLUENT for CATIAV5，TGrid、G/Turbo。
Fluen软件包含非常丰富，经过工程确认的物理模型，高超音速流场、转捩、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工等复杂机理的流动问题都可进行模拟。这款软件有以下几个特点：1）适用面广；各种物理模型都可优化，如：辐射模型，相变模型，反应流模型，离散相变模型，计算流体流动和热传导模型，多相流模型及化学组分输运。它的数值解法好可适用于每一种物理问题的流动特点，用户可自行选择它的显示或隐式差分格，在计算速度、精度及稳定性方面都可达到效果最佳。2）高效省时；不同领域的计算软件都通过Fluent组合了起来，成为一种CFD计算机软件群，软件之间可以采用统一的前、后处理工具，还可方面地进行数值交换。这样一来科研工作者的计算方法给有效省却了，甚至在前后处理等方面投入的重复而又低效的劳动都给一并省略了，可以专心致志的将精力放在物理问题本身的探究上。与传统的CFD计算方法相比，Fluent还有以下优点：可提高精度，可达二阶精度；稳定性好，经过大量算例考核，同实验符合较好。
2.多级泵内部流场数值分析中CFD软件Fluent的应用
2.1.数值模拟方法
2.1.1.几何模型
2.1.2. 计算方法
对多级泵的流动模拟，为了要适应它的强旋转流，特运用了三维雷诺时均N-S方程，还可对它的弯曲壁面临进行计算。采用多重参考坐标系（ MRF） 模型是为了解决进水室中导叶和旋转叶轮和其动静之间相互干扰的现状。叶轮在某一位置的瞬时流场把多级泵内流场给简化了。采用SIMPLEC 算法来计算压力和速度，而采用标准差分格式则是计算压力顶。对湍动能耗散率项和动量项的计算则采用二阶迎风差分格式。
2.2. 内部流动分析
多级泵轴绝对速度分布。进水室流体因进水管中流速较慢的原因也产生了分布较为均匀的现象，第一级叶轮随着进水室流体的上半部分高于下半部分，而流体随着叶轮也在逐渐增大，以致进入导叶后流速不断降低，后来第一级的速度变化规律和后面三级都相同。在出水室中上半部分流速较下半部分大，不仅流速较低，分布也极为不均匀，还有少许滞留现象出现在下方。速度分布较为均匀的则是在泵出水管处。
2.3.压力分析
第一级叶轮、正反导叶中截面静压的分布。第一级叶轮进口处静压值已经较小，叶片背面存在着明显的低压区。产生这种现象的原因是此位压力低，流速大，还是在流道转弯内壁，其半径也比流体转弯时离心力效应大，但此区域及容易产生气蚀现象。叶轮各流道内静压值随着流体在不停对叶轮旋转做功变得越来越大，但正导叶则发布会了扩散作用，对流体进行了疏散，使其转换为压能。
3.结语
综上所述，在多级泵内部流场数值分析中对CFD软件Fluent的应用进行了分析，研究了多级泵内部流场的压力分布和规律，研究结果显示，在首级叶轮叶片背面进口稍后处不仅最容易出现气蚀现象，且此处的静压值也最低，因为那里流动状况较复杂，且存在局部低压区，所以经研究表明，对多级泵的性能预测采用Fluent是可行的，不仅缩短设计时间，还可有效降低实验成本，值的推广和应用。
参考文献：
[1]魏培茹，刘卫伟，见文等.多级离心泵内部流动的数值模拟与优化[J].流体机械，2010，38（9）：31-34.
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