FLUENT离心泵流动模拟

采用滑动网格法模拟离心泵内部流场的研究

本文详细介绍了使用ANSYS Workbench 19.2中的FLUENT模块，通过滑动网格法来模拟离心泵内部流场的具体流程，通过实践操作，深入理解该方法在流体机械工程领域的应用。在整个操作流程中包含了启动项目、模型导入、网格划分、模型定义、材料设置、计算域和边界条件设置、初始条件设定、计算求解以及结果后处理等多个关键步骤。旨在为流体流动与机械工程领域的学者、工程师提供一个全面、专业的模拟模拟工具应用指南。

项目启动与分析项目建立

首先，通过在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令启动Workbench。在主界面的Analysis systems项中，双击Fluid Flow（Fluent）选项，即可建立离心泵分析项目A，建立起整个模拟的框架。

几何体导入与网格划分

几何体的导入通过A栏中Geometry区域下的右键菜单命令“Import Geometry→Browse”实现，该操作旨在加载模型的三维几何结构，为后续的模拟提供几何基础。网格划分是在Mesh区域进行，操作流程包括创建命名选择，设置网格尺寸，确保网格质量并在适当的区域使用滑动网格技术，实现复杂剪切角度下的流场模拟。详细步骤如下：

选择泵体入口和出口，创建标记inlet和outlet。


根据计算域泵体区域，设置边界尺寸与质量优化参数。




通过鼠标右键生成网格，利用_Tools菜单进行网格优化与最终生成。


模型定义与材料设置

模型定义围绕选定时间离散方法（如瞬态分析），并穿越至流体湍流模型的配置，识别采用Realizable kε标量方程模型以准确捕捉泵内复杂的流场特征。材料部分的设定通过FLUENT数据库配置水泵内部（如水）的流体属性，确保模拟的真实性和精度。

计算域与边界条件设置

根据离心泵的物理特性，设置过渡区域（如叶轮区域）的网格运动条件，具体包括旋转轴位置、方向和速率，确保模型准确反映实际泵的运动状态。设定入口处的流速和出口处的压力条件，严格控制模拟环境与物理环境中边界条件的匹配度，确保模拟结果充分反映实际流场特性。

初始条件制定

初始条件选择使用Hybrid初始化技术，通过大量的数值迭代得到一种稳定初始状态，为后续的求解过程提供快速走稳的起始点，有效地加速模拟过程，并保证结果的稳定性和收敛性。

计算的实施与结果处理

实现计算功能，首先通过时间步长、迭代次数的精确设置，启动求解算法。数据的呈现与分析主要通过导入CFDPost系统进行，通过创建图平面和云图形式的可视化结果，涉及压力流场、速度流场等，最终获取流场特性、流动强度、能量损失等关键信息，通过数据图表直观地展现离心泵内部的流体运动特性，为系统优化与设计提供重要依据。