CFD技术应用之双螺杆泵
2023年6月25日 14:57CFD技术应用之双螺杆泵
螺杆泵因其输送稳定、振动小、抽吸性能好而被广泛应用于各行各业。目前，对螺杆泵的研究大多是围绕螺杆转子型线和转子机械性能进行的，关于螺杆内部流场的关键技术和动态特性的研究很少报道。泵内流体为复杂、不稳定、不可压缩的粘性流，直接影响螺杆泵的性能。用试验方法验证几何设计的合理性需要大量的人力和物力，而CFD方法则可以节约成本，加速设计周期。
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工程实例
01
流体域模型
将某双螺杆泵分为四部分，分别是入口区域、内部转子区域、出口区域和泄压槽。
入口部分图 内部转子图
出口部分图 泄压槽部分图
02
网格
计算流体力学是对控制方程进行离散，将计算区域划分成网格，通过数值方法得到每个离散点的数据。SCORG软件是双螺杆机械设计和分析的专业工具，使用SCORG软件划分转子区域网格。SCORG可以自动生成双螺杆压缩机转子区域的结构网格，考虑真实的啮合间隙，降低网格生成的难度，提高效率。其余部分由Simerics MP+软件的网格功能进行网格划分。
内部转子截面网格图 内部转子体网格图
03
边界条件
进口：压力边界
出口：压力边界
转速：100~600 RPM
04
结果分析
01
压力场分布
对不同转速、相同进出口压力的全对称双螺杆泵内部流场进行三维模拟仿真。
X方向压力云图 Y方向压力云图
Z方向压力云图 内部转子压力云图
02
速度场分析
如图11-12所示，螺杆泵内部流动非常稳定，介质通过腔体挤压不断送到出口。但在图13中，阳转子和阴转子在啮合处出现回流现象，与实际工程中啮合泄漏是一致的。同时，可以从图13-15中得出，速度越大，回流越差。
03
质量流量分析
在进出口压力相同的情况下，通过数值模拟可以得到转速不同时的出口质量流量。具体数据见表1。
表1：质量流量结果对照表
04
参考文献
Hai-Tao YU. Numerical Simulation of Flow in Symmetry Twin-screw Pump based on PUMPLINX. (ICMM 2017)
文章来源：合工仿真
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