搜索【技術(shù)分享】PumpLinx高效快速的冷卻水泵解決方案
2017-03-31 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
運動機械CFD界的扛把子又來了,這一次的干貨是冷卻水泵的PumpLinx案例應用,出來混,遲早都是要學會的。做仿真嘛,最重要的是選對軟件!老司機都來了,還不快上車。
1. 冷卻水泵小科普
冷卻水泵適用于高壓運行系統(tǒng)中輸送清水或物理化學性質(zhì)的液體,如高層建筑給水、鍋爐給水、暖通制冷循環(huán)等冷暖水循環(huán)增壓及設(shè)備配套,消防系統(tǒng)等輸送或管道增壓之用。作為汽車發(fā)動機必不可少的附件,冷卻水泵更是普遍應用于汽車發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)之中,通過將發(fā)動機缸體中的熱水泵出至散熱器帶走熱量,同時將冷水泵進,不斷循環(huán)散熱。
2. PumpLinx看家本領(lǐng)
PumpLInx作為專業(yè)運動機械CFD仿真軟件,對于泵閥類運動機械具有獨特的技術(shù)優(yōu)勢。
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網(wǎng)格優(yōu)勢:PumpLinx內(nèi)置專業(yè)的模板網(wǎng)格,可完成低至幾十微米量級的間隙網(wǎng)格;除此之外,PumpLinx基于CAB算法的笛卡爾網(wǎng)格,劃分速度快、精度高、網(wǎng)格數(shù)量少,結(jié)合PunmLinx高效的求解器,可快速完成結(jié)構(gòu)復雜的運動機械仿真。老板再也不用擔心我網(wǎng)格生成問題啦。
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模塊優(yōu)勢:PumpLinx內(nèi)置多種專業(yè)模塊,包括各種泵模塊、閥模塊、壓縮機模塊和一些典型的運動機械模塊等,可實現(xiàn)快速網(wǎng)格劃分、網(wǎng)格設(shè)置等工作。分分鐘即可搞定高質(zhì)量網(wǎng)格和動網(wǎng)格設(shè)置問題,再也不用擔心各種代碼的開發(fā)啦。
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模型優(yōu)勢:PumpLinx內(nèi)置獨一無二的空化模型,收斂性好,穩(wěn)定性高,且計算結(jié)果已得到眾多實例驗證。PumpLinx一算一個準,不曾看走眼!
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計算優(yōu)勢:作為泵閥類運動機械的專業(yè)CFD仿真軟件,PumpLinx計算設(shè)置簡便,計算效率極高,計算結(jié)果可靠,誰用誰知道,半小時算一個水泵工況絕不是吹牛。(PumpLinx內(nèi)心os:除我之外,沒人能在我的BGM中取得勝利)
畢竟,扛把子的稱號不是浪得虛名的,混跡CFD江湖多年,技多不壓身。
3.干貨來了——冷卻水泵應用案例
[敲黑板],咳咳~~對于案例介紹,我是認真的[嚴肅臉]。
本案例用冷卻水泵為大眾汽車所用水泵,通過運用PumpLinx對該冷卻水泵進行數(shù)值仿真,并將仿真結(jié)果與實驗值進行對比,驗證了PumpLinx仿真結(jié)果的可靠性。本案例的亮點還不僅在于準,更重要的是速度,一天之內(nèi)即可實現(xiàn)下述所有內(nèi)容的分析。
3.1 模型簡介
如圖為提取的冷卻水泵,大致可分為以下幾部分:進口部分、轉(zhuǎn)子部分、出口部分。對該流體域模型進行網(wǎng)格劃分,采用PumpLinx內(nèi)置的基于二叉樹算法的笛卡爾網(wǎng)格技術(shù)生成,網(wǎng)格總數(shù)為436644。(所用時間約5分鐘)
圖 1 冷卻水泵流體域模型
圖 2 冷卻水泵流體域及葉片網(wǎng)格
3.2 參數(shù)設(shè)置
對該冷卻水泵,在模型設(shè)置方面,
調(diào)用模板有離心泵模板、空化模型和湍流模型(K-e模型)。在離心泵模板中,設(shè)置其轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)中心。邊界條件和流體介質(zhì)設(shè)置如表1、表2所示。(所用時間約3分鐘)
表1 冷卻水泵邊界條件設(shè)置
表2 流體屬性設(shè)置
3.3 數(shù)值計算
針對本案例,為了更快地獲得收斂性好,計算可靠的結(jié)果,在數(shù)值方法(Numeric Scheme)的設(shè)置上,對速度首先采用一階格式,待計算收斂后,將其改換為二階迎風格式,直至計算穩(wěn)定即可。(每個工況計算收斂時間30分鐘以內(nèi))
3.4結(jié)果分析
對該冷卻水泵分析了1000rpm、3000rpm、5000rpm、7000rpm共四個工況下的結(jié)果,并將PumpLinx預測值與實驗值對比,吻合度較好,驗證了PumpLinx結(jié)果的可靠性。
圖3 揚程-轉(zhuǎn)速結(jié)果對比
1000rpm工況下的相關(guān)仿真結(jié)果如下。
圖 4 冷卻水泵流域壓力分布(1000rpm)
圖 5 葉輪流域壓力分布(1000rpm)
圖6 典型截面速度矢量分布(1000rpm)
圖 7 冷卻水泵流域流線圖(1000rpm)
圖 8 空化氣體分數(shù)分布(1000rpm)
3.5 仿真總結(jié)
利用PumpLinx軟件對冷卻水泵進行數(shù)值仿真,操作簡單,軟件自帶劃分網(wǎng)格功能,且網(wǎng)格質(zhì)量好;計算效率高,從劃分網(wǎng)格、設(shè)置計算條件和進行仿真并獲得收斂結(jié)果,一個工況的時間在四十分鐘左右(曹操內(nèi)心os:什么?比我還快!),一個工作日即可完成水泵的性能特性曲線預測;預測結(jié)果可靠,將所得預測值與實驗值進行對比發(fā)現(xiàn),通過PumpLinx仿真所得結(jié)果具有很好的精度。
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