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Pumplinx + CFturbo 设计双吸入口泵

(2011-08-25 14:07:12)
标签:

仿真

流体

设计

杂谈

分类: 流体力学交流园区

Best PumpWorks是世界上最大的改制离心泵的供应商之一,它们的泵遍布世界各地。为了优化泵,减少泵的设计周期,Best PumpWorks已经结合了最先进的模拟工具来进行设计工作,使用模拟能够在虚拟世界里帮助设计和预测从而优化泵的的性能,Best PumpWorks已经能够在更短的时间里设计改进泵从而满足客户对泵的性能需求。

最近接触的一个客户,Best PumpWorks在最短的时间内提供一个大的单级双吸入口泵,如图1所示,然后使用测试回路来评估了系统性能。要求这个泵在转速为1780/分,每分钟8500加仑流量(1980.3m3/h)情况下,扬程达到792英尺(241米),主要的难点是要求提供5叶片的叶轮,但是这种情况在这种规格的泵设计里是不标准的。正常情况下在给定了叶轮直径后,需要提供高效率和高扬程,一般是67片叶轮设计。为了达到这种泵的探究设计,Trey Maxwell运用了最先进的模拟。运用CFturbo来完成产品设计,PumpLinx来完成虚拟机的预测,从而便于提出修改。这对于有经验的泵工程师来说是非常友好的,他们可以更好的将自己的经验与软件结合起来,从而直接快速准确地来设计优化泵。

两个软件包的初步培训是3天。在培训中,Best PumpWorks工程师应用CFturbo创建一系列不同的叶轮,需要特别关注5个叶片的设计。CFturbo基于输入的性能参数,使用验证的经验公式和涡轮机械设计理论来帮助完成泵各部分的设计。设计参数包括扬程、流量、转速,此外还有5个叶片的约束。设计完成后可以使用CFturbo来预测性能。

    虽然CFturbo预测性能是非常有效的,但是他们的范围还是有限的,它不能像CFD工具一样通过提供一个高逼真度的虚拟测试来预测。因此,下一步是使用仿真软件PumpLinx   

    为了预测泵的性能,将在CFturbo中设计的模型导入到PumpLinx中,来预测叶轮,包括微米级别的泄露问题,在PumpLinx中,空气水蒸气的形成,膨胀,运输(空化现象)都可以模拟。模拟的结果是虚拟预测来提供流动三维云图和预测测试数据。  

    后面的比较会说明最终设计出的泵的扬程和效率的预测跟实验测试的非常吻合。

基于模拟的准确性,Best PumpWorks泵工程师能够通过一系列的设计理念快速有效地进行设计。在CFturbo创建和预测模型仅需大概一个小时。在CFturbo设计出的泵是单吸入口的,然后将它在CAD软件中镜像变成双吸入口的,然后以STL格式的文件导入到PumpLinx中。最初的模拟是使用多重参考模型(MRF)来进行计算,PumpLinxMRF模拟一种情况需要大约一个小时(a MRF simulation required approximately 1.0 hour per point on a standard desktop),利用PumpLinx的计算速度,全瞬态模拟还可以预测脉动的影响。瞬态模拟直到结果达到周期性行为。瞬态时间根据模型大小计算时间从6~12小时不等。重复这种交互式的设计进程直到达到性能需求。

软件预测结果为:在每分钟8500加仑的流量下扬程为792英尺,工作效率为78.78%。而将模型拿到Best Pump’works 实验设备中进行测试,测试结果如图6所示,在8500 GPM下的扬程为817英尺,效率为81.8%。

根据此过程中开发的泵,成功地满足了性能要求,并及时提供给最终使用者,并安装在他们的测试循环中开始评估过程。根据Trey Maxwell所说,在设计过程中增加了设计和测试模拟工具,不仅能够更有效地预测,而且可以在优化泵方面提供可靠的意见。模拟的增加使得我们的设计团队能够在更短的时间内,以更低的成本为我们的客户提供高质量的解决方案。

 

 

 

 

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