[发明专利]液环泵非稳态气体流场及吸入压缩性能的简化计算方法

权利要求书

1.液环泵非稳态气体流场及吸入压缩性能的简化计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将液环泵中吸气口、叶轮、蜗壳、进水口及排气口定义为计算域，其中叶轮为计算域中的旋转域，构造计算域的三维实体，生成计算域的三维实体文件；

S2、读取三维实体文件，对计算域进行网格划分，得到三维初始网格，形成网格文件；

S3、读取网格文件，进行相关参数和条件设置，运用非稳态多相流欧拉方法进行模拟计算，通过对数值收敛的判断来得到相对稳定后液环泵的气液两相流场和相分布场；

所述相关参数和条件包括气液两相物性参数、操作参数、边界条件和初始条件；

上述物性参数、操作参数、边界条件和初始条件设置包括：气液两相的密度、粘度、热传导系数、阻力系数及叶轮的转速；设置计算域气体入口为压力边界条件，液体入口为质量流量边界条件；设置计算域出口为压力边界条件；非稳态湍流计算采用RNG k-ε湍流模型，非稳态气液两相流动计算的初始条件按等半径的气相分布设置；

S4、对液环泵内的气液两相流分布进行图像处理得到气液两相交界轮廓面形状和大小；

S5、根据气液两相交界轮廓面形状和大小，单独构造气体计算域的三维实体，生成该液环泵的三维气体计算域文件；

S6、读取三维气体计算域文件并进行网格划分，进行相关参数和条件设置，模拟计算液环内的瞬态气体吸入压缩过程，通过对数值收敛的判断来进行液环泵气体流场和吸入压缩性能的非稳态计算；

所述相关参数和条件包括气相物性参数、操作参数、边界条件和初始条件；

上述物性参数、操作参数、边界条件和初始条件设置包括：气相的密度、粘度、热传导系数、阻力系数及叶轮的转速；设置计算域气体入口为压力边界条件，设置计算域出口为压力边界条件；非稳态湍流计算采用RNG k-ε湍流模型，非稳态气相流动计算的初始条件按等半径的气相分布设置。

2.根据权利要求1所述的简化计算方法，其特征在于，步骤S2中使用网格划分软件读取三维实体文件，对计算域进行网格划分；步骤S3通过计算流动软件完成。

3.根据权利要求1所述的简化计算方法，其特征在于，步骤S4采用ANSYS-CFX软件的Post模块对液环泵内的气液两相流分布进行图像处理得到气液两相交界轮廓面形状和大小。

4.根据权利要求1所述的简化计算方法，其特征在于，可以通过改变液环偏心位置、大小、蜗壳轴向尺寸、叶片数以及叶片角度之中的一个或者若干个参数，生成不同的三维气体计算域文件，探究不同的模型。

5.根据权利要求1所述的简化计算方法，其特征在于，步骤S1和/或步骤S5中使用CAD软件构造计算域的三维实体。

6.根据权利要求1所述的简化计算方法，其特征在于，步骤S3和/或S6中的数值收敛的判断方法有两种：一种是以残差值的变化判断；一种是编写程序监测性能参数是否达到稳定谐波规律判断。

7.根据权利要求1所述的简化计算方法，其特征在于，步骤S6中运用计算流动软件Pumplinx中的转子泵模块读取三维气体计算域文件并进行网格划分。

8.根据权利要求1所述的简化计算方法，其特征在于，步骤S6之后还可以包括计算后处理步骤：显示液环泵气体非稳态流场计算结果，得到液环泵相关参数对液环泵气体流场及性能的影响规律，预测液环泵吸气量和吸入压力的关系曲线，预测液环泵功率和吸入压力的关系曲线。