工况下不同类型的熵产组成图。
[0070] 附图标记:1-进口管;2-叶轮;3-蜗壳;4-出口管。
【具体实施方式】
[0071]下面结合附图对本发明做进一步的描述：
[0072] 步骤A)应用Creo三维造型软件对离心栗的计算域进行造型。如图1所示，计算域共 分四个部分:进口管1、叶轮2、蜗壳3及出口管4;
[0073]步骤B)将步骤A得到的计算域导入ANSYS软件中进行网格划分，如图2所示，采用 ANSYS中的ICEM对计算域中进口管1和出口管4进行结构化网格划分;使用Meshing对计算域 中叶轮2和蜗壳3进行非结构化网格划分；同时为满足标准壁面函数对Y +的要求，对叶轮2壁 面的网格和蜗壳3壁面的网格进行加密处理，网格划分为120W，150W，177W，200W网格量； [00 74] 步骤C)采用ANSYS中的Fluent对步骤C计算域进行定常不可压全流道流场粘性数 值计算包括:对计算域选用雷诺应力湍流模型和标准壁面函数，采用MRF模型对进口管1、叶 轮2、蜗壳3及出口管4进行耦合，根据SIMPLEC算法对计算域的流场的压力和速度进行耦合 求解，对计算域添加能量方程，PRESTO!格式对能量方程的压力项进行离散;迎风格式对能 量方程的对流项进行离散;二阶中心差分格式对能量方程其余各项进行离散;然后对进口 管1的进口给定速度边界条件，湍动能与水力直径分别设定为3%与150mm;出口管4的出口 采用自由出流边界条件;固体壁面采用无滑移边界条件;进水管1的出口与叶轮2的进口，叶 轮2的出口和蜗壳4的进口采用Interface，数值收敛残差设定为I e-4，最后进行运算；
[0075]步骤D)将步骤C数值计算的结果中的扬程和效率与离心栗设计工况下的扬程和效 率进行比较，以扬程和效率变化不明显且网格量适中为评价标准，得到最优网格数的网格 划分为177W的网格量；
[0076] 步骤E)以步骤D得到的177W的网格量为基础，通过ANSYS中的UDF编写程序语言把 公式16、17编到分析软件的后处理程序中，对计算域的内部流场进行熵分析处理，得到熵分 析处理后的数据；
[0083]步骤F)将步骤E中得到的熵分析数据导入到数据处理软件中进行绘图，可以得到 在不同流量工况下，离心栗计算域各部分熵分析结果和离心栗内不同类型的熵产组成。 [0084]图3表示不同流量工况下，进口管1、叶轮2、蜗壳3及出口管4各部件内熵产损失在 栗总熵产损失中的比例关系。从图3可知不同流量工况下进口管1和出口管4内的熵产损失 比例较小，而叶轮2和蜗壳3内的熵产损失比例较大，分别为30 %与60 %左右，说明叶轮2和 蜗壳3是栗内不可逆损失发生的主要地方，设计时应多给予关注。随着流量的增加，进口管1 和出口管4内熵产损失增加较慢，蜗壳3的熵产损失有所增加，而叶轮2区域的熵产损失呈现 减小趋势。
[0085]图4表示不同流量工况下，离心栗计算域内不同类型的熵产组成，由温度梯度产生 的熵产比例较小而忽略。从图4中可以看出，直接耗散产生的熵产所占比例较小，在不同流 量工况下只有〇 . 54 %~3.48 % ;湍流熵产与壁面粘性熵产所占比例较大，分别为47 %~ 55%与44%~52%，因此离心栗运行时的不可逆水力损失的主要原因为湍流耗散与壁面粘 性摩擦。设计流量200m 3/h下，湍流熵产与壁面熵产所占比例分别为47.91 %与48.61 % ;随 着流量的增加，湍流熵产出现先较小后增加的变化趋势，而壁面熵产则一直缓慢增加，但在 最大流量下出现的骤降。
[0086] 注：具体实施模型为IS系列的离心栗，型号为IS150-125-250,其设计流量200m3/ h，扬程20m，转速1450r/min，叶片数6，且设计工况下其水力效率可达92%。
[0087]所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不 背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换 或变型均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于赌理论分析离屯、累水力损失的方法，其特征在于包括如下步骤： 步骤A)对离屯、累的计算域应用Ξ维造型软件进行造型，该计算域共分四个部分：进口 管（1)、叶轮(2)、蜗壳(3)和出口管(4); 步骤B)将步骤A得到的计算域的造型导入ANSYS中进行网格划分:采用ANSYS中的ICEM 对进口管（1)和出口管（4)进行结构化网格划分;使用Meshing对计算域中叶轮(2)和蜗壳 (3) 进行非结构化网格划分，然后对叶轮(2)壁面的网格和蜗壳(3)壁面的网格进行加密处 理，该计算域的网格划分数不少于2组； 步骤C)对步骤B中经网格划分的计算域进行定常不可压全流道流场粘性数值计算； 步骤D)将步骤C数值计算的结果中的扬程和效率与离屯、累设计工况下的扬程和效率进 行比较，W扬程和效率变化不明显且网格量适中为评价标准，得到符合标准的网格数的网 格划分； 步骤E)W步骤D得到的符合标准的网格数的网格划分为基础，通过编写程序语言把赌 产公式编到分析软件的后处理程序中，对计算域的内部流场进行赌分析处理，得到赌分析 处理后的数据；式中：Δ Spro-体积积分赌产，[WK-1]; 挪J-直接赌产，[WK-1]; A Spro, D^ -端流赌产，[WK-1 ] ; A Spro, C-溫度赌产，[WK-1 ]; Δ Spro.W-壁面赌产，[WK-1]; V。-姻损，[W]; Tr-参考溫度，比]; ;'-技，巧，cr 步骤F)将步骤E中得到的赌分析数据导入到数据处理软件中进行绘图，从而得到相应 的赌分析结果。2. 根据权利要求1所述的一种基于赌理论分析离屯、累水力损失的方法，其特征在于，步 骤A中Ξ维造型软件为Creo或Proe。3. 根据权利要求1所述的一种基于赌理论分析离屯、累水力损失的方法，其特征在于，采 用ANSYS中的Fluent对步骤C计算域进行定常不可压全流道流场粘性数值计算包括:对计算 域选用雷诺应力端流模型和标准壁面函数，采用MRF模型对进口管（1)、叶轮(2)、蜗壳(3)及 出口管(4)进行禪合，根据SIMPLEC算法对计算域的流场的压力和速度进行禪合求解，对计 算域添加能量方程，PRESTO!格式对能量方程的压力项进行离散;迎风格式对能量方程的对 流项进行离散;二阶中屯、差分格式对能量方程其余各项进行离散;然后对进口管（1)的进口 给定速度边界条件，设定端动能与水力直径；出口管(4)的出口采用自由出流边界条件；固 体壁面采用无滑移边界条件;进水管（1)的出口与叶轮(2)的进口，叶轮（2)的出口和蜗壳 (4) 的进口采用Interface边界条件，设定数值收敛残差值;最后进行运算。4. 根据权利要求1所述的一种基于赌理论分析离屯、累水力损失的方法，其特征在于，步 骤B中，网格划分为120W，150W，177W，200W网格量。5. 根据权利要求1所述的一种基于赌理论分析离屯、累水力损失的方法，其特征在于，步 骤D中，得到的符合标准的网格数的网格划分为177W。6. 根据权利要求3所述的一种基于赌理论分析离屯、累水力损失的方法，其特征在于，端 动能与水力直径分别设定为3%与150mm。7. 根据权利要求3所述的一种基于赌理论分析离屯、累水力损失的方法，其特征在于，数 值收敛残差设定为le-4。
【专利摘要】本发明涉及一种基于熵理论分析离心泵水力损失的方法，该方法包括如下步骤：步骤A)应用三维造型软件对离心泵的计算域进行造型；步骤B)将步骤A得到的计算域的造型导入分析软件中进行网格划分；步骤C)对步骤B中经网格划分的计算域进行定常不可压全流道流场粘性数值计算；步骤D)将步骤C数值计算的结果中的扬程和效率与离心泵设计工况下的扬程和效率进行比较，得到最优网格数的网格划分；步骤E)以步骤D得到的最优网格数的网格划分为基础，通过编写程序语言把熵产公式编到分析软件的后处理程序中，得到熵分析处理后的数据；步骤F)将步骤E中得到的熵分析数据导入到数据处理软件中进行绘图，从而得到相应的熵分析结果。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105550404
【申请号】CN201510890660
【发明人】裴吉, 尹庭赟, 袁小露, 袁寿其, 骆寅, 司乔瑞
【申请人】江苏大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月7日