[发明专利]一种基于CFD平台的离心泵汽蚀性能自动模拟方法

权利要求书

1.一种基于CFD平台的离心泵汽蚀性能自动模拟方法，包括如下步骤：

1) 对离心泵的全流道计算域进行三维造型，并将离心泵的全流道计算域的三维模型保存为*.igs文件；

2）将步骤1）得到的离心泵的全流道计算域的三维模型导入ICEM软件中进行非结构化网格划分，并将离心泵的全流道计算域的网格文件保存为*.cfx5文件；

3）将步骤2）得到的离心泵的全流道计算域的网格文件导入CFX软件中，选择无汽蚀模型的定常计算模式，设定液相物性材料为Water at 25℃，出口质量流量M*，进口总压P1，选取湍流计算模型标准 k-ε，设置收敛条件，定义需监测输出的扬程H，效率η，轴功率P的表达式，输出无汽蚀模型的定义文件*1.def；

4）在步骤3）的基础上，添加汽相物性材料Water vapor at 25℃，进口法兰处汽液两相物性材料的体积分数分别为0、1，选择Rayleigh-Plesset汽蚀模型和标准 k-ε湍流模型，设置收敛条件、最大迭代步数N*、水的饱和蒸汽压力Pv、空泡的平均直径及水的表面张力，定义需监测的装置汽蚀余量NPSHA的表达式，为进口总压P2编写控制离心泵进口压力变化的表达式：

P2=P*1[kg m^-1 s^-2] -997*9.8*A*step((m+0.1)-int(Accumulated Time Step/N))*int(Accumulated Time Step/ N)*1[kg m^-1 s^-2]- 997*9.8*m *step(int(Accumulated Time Step/ N)- (m+0.1))*1[kg m^-1 s^-2]-997*9.8*B*step(int(Accumulated Time Step/ N)-(m+0.1))*(int(Accumulated Time Step/ N)-m)*1[kg m^-1 s^-2]；

式中：P为初始进口总压；A为装置汽蚀余量开始时每次的变化量； m为装置汽蚀余量开始变化量的次数；B为靠近临界汽蚀余量时，装置汽蚀余量NPSHA为每次变化量；int（）为取整函数；Accumulated Time Step为计算时间步；step（）为单位阶跃函数，N为同一进口总压下迭代的步数；

输出汽蚀模型的定义文件*2.def，汽蚀模型的定义文件*2.def与无汽蚀模型的定义文件*1.def保存在同一文件夹内；

5）在放置汽蚀模型的定义文件*2.def和无汽蚀模型的定义文件*1.def的文件夹中创建一个批量计算文本，批量计算文本采用perl语言编写，保存批量计算文本为*.pl；

6）指定CFX的工作目录为放置*.pl文本的文件夹，首先计算无汽蚀模型的定义文件*1.def，当该文件计算收敛并停止生成结果文件*_001.res后，CFX软件将自动以结果文件*_001.res作为初始条件，计算带汽蚀模型的定义文件*2.def，此时便可实现汽蚀性能模拟计算连续进行，随着进口压力值的自动变化，最终得到一系列进口压力值条件下离心泵的汽蚀性能计算结果，采用EXCEL软件绘制出汽蚀性能曲线。

2.根据权利要求1所述的基于CFD平台的离心泵汽蚀性能自动模拟方法，步骤1）中采用CAD-CREO软件对离心泵的全流道计算域进行三维造型。

3.根据权利要求1所述的基于CFD平台的离心泵汽蚀性能自动模拟方法，步骤3）中设置的收敛条件为1e-8。

4.根据权利要求1所述的基于CFD平台的离心泵汽蚀性能自动模拟方法，步骤4）中设置的收敛条件为1e-8；水的饱和蒸汽压力Pv为3574Pa，空泡的平均直径为2×10^-6m，水的表面张力为0.0717N/m。

5.根据权利要求1所述的基于CFD平台的离心泵汽蚀性能自动模拟方法，步骤5）中，批量计算文本中指定解释器，写入运行数值模拟计算文件名称的命令，并将无汽蚀模型计算完成生成的结果文件作为汽蚀模型第一个进口压力值条件下计算时的初始条件，并指定并行计算使用内核数量。