Оптимизация статического и динамического процессов при численном моделировании центробежных насосов

Abstract

Рассмотрены вопросы повышения точности результатов расчета гидродинамического режима центробежных насосов при математическом моделировании на основе системы дифференциальных уравнений в частных производных Навье-Стокса. Проводились три серии численных экспериментов по адаптации метода конечных объемов для стационарного режима работы центробежного пожарного насоса ПН-40У в системе COSMOSFloWorks. Получены рекомендации по разбиению расчетной области на две части, с неподвижной и вращающейся системами координат, размерам расчетной сетки, а также длине выходного патрубка насоса для устранения эффекта пересечения границ расчетной области вихревыми потоками. При удлинении выходного патрубка одноступенчатого центробежного насоса (с диаметром рабочего колеса 0,3–0,5 м) до 500 мм погрешность расчетов общего, статического и динамического давлений, а также расхода на сетке 60 × 132 × 36 ячеек не превышает 5 %.

The issues on increasing the calculation accuracy of the hydrodynamic mode of centrifugal pumps in mathematical modeling have been considered based on the system of the Navier Stokes partial differential equations. Three sets of numerical experiments have been conducted on adapting the finite volume method for the stationary operation mode of the PN-40U centrifugal fire pump in the COSMOSFloWorks system. The recommendations have been received on dividing the computational domain into two parts, with fixed and rotating coordinate systems, the size of the computational grid, and the pump outlet length to eliminate the effect of crossing the boundaries of the computational domain by vortex flows. When the single-stage centrifugal pump outlet (with impeller diameter of 0.3–0.5 m) is lengthen to 500 mm, the error in calculating the total, static and dynamic pressures and the flow rate on a 60 x 132 x 36 grid does not exceed 5 %.