搜索【技术分享】PumpLinx高效快速的冷却水泵解决方案
2017-03-31 by:CAE仿真在线 来源:互联网
运动机械CFD界的扛把子又来了,这一次的干货是冷却水泵的PumpLinx案例应用,出来混,迟早都是要学会的。做仿真嘛,最重要的是选对软件!老司机都来了,还不快上车。
1. 冷却水泵小科普
冷却水泵适用于高压运行系统中输送清水或物理化学性质的液体,如高层建筑给水、锅炉给水、暖通制冷循环等冷暖水循环增压及设备配套,消防系统等输送或管道增压之用。作为汽车发动机必不可少的附件,冷却水泵更是普遍应用于汽车发动机的冷却系统之中,通过将发动机缸体中的热水泵出至散热器带走热量,同时将冷水泵进,不断循环散热。
2. PumpLinx看家本领
PumpLInx作为专业运动机械CFD仿真软件,对于泵阀类运动机械具有独特的技术优势。
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网格优势:PumpLinx内置专业的模板网格,可完成低至几十微米量级的间隙网格;除此之外,PumpLinx基于CAB算法的笛卡尔网格,划分速度快、精度高、网格数量少,结合PunmLinx高效的求解器,可快速完成结构复杂的运动机械仿真。老板再也不用担心我网格生成问题啦。
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模块优势:PumpLinx内置多种专业模块,包括各种泵模块、阀模块、压缩机模块和一些典型的运动机械模块等,可实现快速网格划分、网格设置等工作。分分钟即可搞定高质量网格和动网格设置问题,再也不用担心各种代码的开发啦。
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模型优势:PumpLinx内置独一无二的空化模型,收敛性好,稳定性高,且计算结果已得到众多实例验证。PumpLinx一算一个准,不曾看走眼!
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计算优势:作为泵阀类运动机械的专业CFD仿真软件,PumpLinx计算设置简便,计算效率极高,计算结果可靠,谁用谁知道,半小时算一个水泵工况绝不是吹牛。(PumpLinx内心os:除我之外,没人能在我的BGM中取得胜利)
毕竟,扛把子的称号不是浪得虚名的,混迹CFD江湖多年,技多不压身。
3.干货来了——冷却水泵应用案例
[敲黑板],咳咳~~对于案例介绍,我是认真的[严肃脸]。
本案例用冷却水泵为大众汽车所用水泵,通过运用PumpLinx对该冷却水泵进行数值仿真,并将仿真结果与实验值进行对比,验证了PumpLinx仿真结果的可靠性。本案例的亮点还不仅在于准,更重要的是速度,一天之内即可实现下述所有内容的分析。
3.1 模型简介
如图为提取的冷却水泵,大致可分为以下几部分:进口部分、转子部分、出口部分。对该流体域模型进行网格划分,采用PumpLinx内置的基于二叉树算法的笛卡尔网格技术生成,网格总数为436644。(所用时间约5分钟)
图 1 冷却水泵流体域模型
图 2 冷却水泵流体域及叶片网格
3.2 参数设置
对该冷却水泵,在模型设置方面,
调用模板有离心泵模板、空化模型和湍流模型(K-e模型)。在离心泵模板中,设置其转速、旋转方向及旋转中心。边界条件和流体介质设置如表1、表2所示。(所用时间约3分钟)
表1 冷却水泵边界条件设置
表2 流体属性设置
3.3 数值计算
针对本案例,为了更快地获得收敛性好,计算可靠的结果,在数值方法(Numeric Scheme)的设置上,对速度首先采用一阶格式,待计算收敛后,将其改换为二阶迎风格式,直至计算稳定即可。(每个工况计算收敛时间30分钟以内)
3.4结果分析
对该冷却水泵分析了1000rpm、3000rpm、5000rpm、7000rpm共四个工况下的结果,并将PumpLinx预测值与实验值对比,吻合度较好,验证了PumpLinx结果的可靠性。
图3 扬程-转速结果对比
1000rpm工况下的相关仿真结果如下。
图 4 冷却水泵流域压力分布(1000rpm)
图 5 叶轮流域压力分布(1000rpm)
图6 典型截面速度矢量分布(1000rpm)
图 7 冷却水泵流域流线图(1000rpm)
图 8 空化气体分数分布(1000rpm)
3.5 仿真总结
利用PumpLinx软件对冷却水泵进行数值仿真,操作简单,软件自带划分网格功能,且网格质量好;计算效率高,从划分网格、设置计算条件和进行仿真并获得收敛结果,一个工况的时间在四十分钟左右(曹操内心os:什么?比我还快!),一个工作日即可完成水泵的性能特性曲线预测;预测结果可靠,将所得预测值与实验值进行对比发现,通过PumpLinx仿真所得结果具有很好的精度。
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