关键词:
湍流模型
轴流泵
数值模拟
计算精度
全工况
摘要:
【目的】研究湍流模型在轴流泵全工况的数值模拟过程中对计算精度的影响。【方法】采用Standardk-ε、RNG k-ε和SST k-ω3种湍流模型对轴流泵进行全工况的数值模拟计算,将计算结果和试验结果进行对比并结合内流场进行分析。【结果】在定常状态下,采用Standardk-ε、RNG k-ε、SST k-ω3种湍流模型计算的扬程曲线与试验曲线的趋势基本一致。在正转逆流制动工况中,采用Standardk-ε和SST k-ω湍流模型计算扬程的精度相近且高于RNG k-ε湍流模型的计算精度,相较于RNG k-ε湍流模型扬程计算最大误差减小了0.13m和0.22m,平均误差减小了0.55m和0.48m。在正转水泵小流量工况中,采用Standardk-ε湍流模型计算的扬程值最大误差和平均误差最小,计算精度相对于其他2种湍流模型显著提高,相较于RNG k-ε和SST k-ω湍流模型扬程计算最大误差减小了1.19m和0.96m,计算的平均误差减小了0.56m和0.68m。在反转顺流制动工况中,采用SST k-ω湍流模型计算扬程的精度更高,相较于Standardk-ε和RNGk-ε湍流模型扬程计算最大误差减小了1.08m和1.63m,计算的平均误差减小了0.6m和0.9m。在反转水泵工况中,采用Standardk-ε湍流模型计算的计算扬程的精度更高,相较于RNG k-ε和SST k-ω湍流模型扬程计算最大误差减小了0.65m和0.74m,计算的平均误差减小了0.34m和0.44m。在正转水泵大流量工况、正转顺流制动工况、正转和反转的水轮机工况中,数值模拟的内流场流态平顺,外特性计算结果较为接近试验值,精度较高,且3种湍流模型的外特性计算结果相互接近。【结论】在实际轴流泵数值模拟计算中,可以根据不同的运行工况选用计算效果更好的湍流模型来保证计算的结果精确度。研究成果为特殊运行工况的轴流泵的数值模拟计算提供了参考。