泵性能預(yù)測及研究

離心泵內(nèi)的實(shí)際流動規(guī)律很復(fù)雜，還遠(yuǎn)沒有被人們所認(rèn)識，以至于迄今泵的設(shè)計仍停留在半理論、半經(jīng)驗(yàn)的階段。國內(nèi)開發(fā)泵產(chǎn)品一般都要經(jīng)過設(shè)計、試制、試驗(yàn)、改進(jìn)的過程。（熱水泵）這樣一個繁瑣過程，消耗了大量的時間，人力和財力。如果能夠依據(jù)設(shè)計的泵葉輪、蝸殼等過流部件的幾何參數(shù)準(zhǔn)確地預(yù)測出泵的性能曲線，就能夠大幅地減少泵的模型制作、試制、試驗(yàn)的費(fèi)用并縮短設(shè)計和制造周期。目前泵性能預(yù)測的結(jié)果還不能*工程應(yīng)用的需要，因此對泵性能預(yù)測的深入研究具有重要的理論意義和社會經(jīng)濟(jì)效益。

     國內(nèi)外研究現(xiàn)狀: 長期以來，國內(nèi)外學(xué)者對離心泵性能預(yù)測進(jìn)行了大量研究，取得了不少成果，歸納起來主要有流場分析法、水力損失法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。

     流場分析法流場分析法的實(shí)質(zhì)就是建立離心泵內(nèi)部流場特征和泵外特性之間的關(guān)系，是泵研究領(lǐng)域中一個重要的課題。主要包括兩方面的問題：一是獲得泵內(nèi)部流場的特征；二是建立泵外特性與內(nèi)部流場之間的關(guān)系。目前，國內(nèi)外對前者所做的研究比較多，（高溫泵）且取得了較豐富的研究成果，而對后者的研究則很少，處于起步階段。

      離心泵內(nèi)部流場的數(shù)值模擬包括對泵葉輪、吸入室和壓水室內(nèi)流場的模擬，并且為了保證性能預(yù)測的精度，一般都要進(jìn)行全三維的數(shù)值模擬。由于泵內(nèi)的流動一般都是湍流，而對湍流的數(shù)值模擬是CFD（計算流體力學(xué)）的一個難點(diǎn)，但同時又是一個熱點(diǎn)，因此要對泵內(nèi)流場進(jìn)行準(zhǔn)確的全三維數(shù)值模擬還有較大的困難。目前湍流的數(shù)值模擬方法主要有三種：一是直接模擬（DNS）。由于計算機(jī)速度和容量的限制，該方法在工程中還應(yīng)用得較少。二是大渦模擬（Large EddySimulation）。該法通過某種濾波方法將湍流運(yùn)動分解成高度各向異性的大尺度渦和大致各向同性的小尺度渦，對前者通過數(shù)值求解微分方程進(jìn)行直接計算，而后者對前者的影響則通過近似模擬來處理。同直接模擬一樣需要比較大的計算機(jī)容量和很快的處理器。三是雷諾（Reynolds）時均法，這是目前流體機(jī)械中采用的主要方法。該法將N-S方程對時間作平均，求解工翟中感糕趣妁時均量，（恒溫泵）但需要用湍流模型來封閉方程組。K_e雙方程湍流模型由于有較好精度和通用性且計算量又不太大，所以成為研究zui多、應(yīng)用的模型之一。不管采用哪一種計算方法，所有的計算過程都是由計算機(jī)完成的、包括建模、網(wǎng)絡(luò)劃分、計算及流場分析等一系列過程。目前很多商業(yè)軟件如FLUNT、STARCD、FIDAP都可以進(jìn)行三維湍流計算，且具有一定的精度。