CN105022895A - PumpLinx的系统级CFD分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于PumpLinx的系统级CFD分析方法。该方法可以推广应用到以泵为核心动力的工艺系统设计和分析中，亦可应用于核电厂设计外的其它工业流体系统设计。使用PumpLinx进行系统级CFD分析，可以快速建立全系统模型，对整个系统及单个部件都可以划分高质量的网格，求解过程快速、稳健，且能够准确预测汽蚀对泵的影响，对整个系统以及单个部件的分析结果准确可靠。

Description

PumpLinx的系统级CFD分析方法

技术领域

本发明涉及一种PumpLinx的系统级CFD分析方法。

背景技术

传统的CFD软件，可以仿真部件级设备，进行网格划分、求解、解算出内部三维流动情况，并通过后处理来优化分析设备结构。但这种CFD软件往往将部件作为一个孤立单元来考虑，而忽视其与系统的相互影响—系统对部件的影响及部件对系统的影响。很多情况下，这些部件的边界条件是很难准确获得的，从而影响了仿真的可靠性和精度。这时，系统级的CFD仿真是必须的，但传统的CFD软件却面临着网格划分难度高、计算量大、无法收敛等问题，从而导致系统级仿真的失败。

PumpLinx是泵、阀专用的CFD分析软件，拥有工业界独一无二的汽蚀模型，并经历了实际应用的测试和验证。PumpLinx采用“二叉树”算法和自适应笛卡尔网格，具有强大网格划分功能和快速的求解能力，使得PumpLinx可以对大型计算模型进行快速求解，适合用于对系统级的流体系统的CFD仿真，从而更精确地求解系统、部件内部详细流动情况。

为了满足CAP系列主泵和余热排出泵研发的要求，泵的研制厂家分别搭建了主泵试验台架和余热排出泵试验台架，在台架上进行了泵的性能试验，并积累了丰富的试验数据。利用PumpLinx程序对主泵和余热排出泵两个试验台架进行系统级的CFD仿真，并将仿真结果与已有台架试验结果进行对比，验证了基于PumpLinx的系统级CFD分析方法的正确性和准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PumpLinx的系统级CFD分析方法，能够应用到以泵为核心动力的工艺系统设计和分析中，亦可推广应用于核电厂设计外的其它工业流体系统设计。

为解决上述问题，本发明提供一种PumpLinx的系统级CFD分析方法，包括：

在得到整个系统的工况参数的同时得到系统中某部件内部的流场分布等信息，综合一维、三维仿真各自的优点。

进一步的，在上述方法中，在执行得到整个系统的工况参数的同时得到系统中某部件内部的流场分布等信息，综合一维、三维仿真各自的优点的步骤的同时，还包括：

进行系统级CFD分析中，各个部件、管道相互耦合。

进一步的，在上述方法中，在执行得到整个系统的工况参数的同时得到系统中某部件内部的流场分布等信息，综合一维、三维仿真各自的优点的步骤的同时，还包括：

PumpLinx内置多种泵、阀门的运动机械的仿真配置。

进一步的，在上述方法中，在执行得到整个系统的工况参数的同时得到系统中某部件内部的流场分布等信息，综合一维、三维仿真各自的优点的步骤的同时，还包括：

采用“二叉树”算法以及自适应笛卡尔网格，并内置多种泵的网格模板。

进一步的，在上述方法中，所述PumpLinx拥有工业界独一无二的汽蚀模型。

与现有技术相比，本发明既可以得到整个系统的工况参数，也可以同时得到系统中某部件内部的流场分布等信息，综合了一维、三维仿真各自的优点；进行系统级CFD分析中，各个部件、管道相互耦合，可以获得更加准确的分析结果,而单个设备、部件的CFD分析中，一般采用假定的边界条件，分析结果不够准确；PumpLinx内置了多种泵、阀门等运动机械的仿真配置，使得包含管道、泵、阀门等的全系统建模的过程简捷、高效；采用“二叉树”算法以及自适应笛卡尔网格，并内置了多种泵的网格模板，可以快速生成高质量的网格，计算效率高且资源需求少，计算结果准确；拥有工业界独一无二的汽蚀模型，不但能准确预测汽蚀对泵效率的影响，还可以准确预测汽蚀发生的位置，对改进泵的设计、优化系统性能具有重要意义。

附图说明

图1是本发明一实施例的PumpLinx的系统级CFD分析方法的基于PumpLinx的系统级CFD分析建模示意图；

图2a是本发明一实施例的系统级模型整体网格划分示意；

图2b是图2a中的左上部分的部件网格加密示意；

图2c是图2a中的右下部分的部件网格加密示意。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种PumpLinx的系统级CFD分析方法，包括：

步骤S1，在得到整个系统的工况参数的同时得到系统中某部件内部的流场分布等信息，综合一维、三维仿真各自的优点。本实施例既可以得到整个系统的工况参数，也可以同时得到系统中某部件内部的流场分布等信息，综合了一维、三维仿真各自的优点。

优选的，执行步骤S1，在得到整个系统的工况参数的同时得到系统中某部件内部的流场分布等信息，综合一维、三维仿真各自的优点的同时，所述方法还包括：

步骤S2，进行系统级CFD分析中，各个部件、管道相互耦合。本实施例进行系统级CFD分析中，各个部件、管道相互耦合，可以获得更加准确的分析结果。而单个设备、部件的CFD分析中，一般采用假定的边界条件，分析结果不够准确。

优选的，执行步骤S1，在得到整个系统的工况参数的同时得到系统中某部件内部的流场分布等信息，综合一维、三维仿真各自的优点的同时，所述方法还包括：

步骤S3，PumpLinx内置多种泵、阀门的运动机械的仿真配置。本实施例PumpLinx内置了多种泵、阀门等运动机械的仿真配置，使得包含管道、泵、阀门等的全系统建模的过程简捷、高效。

优选的，执行步骤S1，在得到整个系统的工况参数的同时得到系统中某部件内部的流场分布等信息，综合一维、三维仿真各自的优点的同时，所述方法还包括：

步骤S4，采用“二叉树”算法以及自适应笛卡尔网格，并内置多种泵的网格模板。本实施例采用“二叉树”算法以及自适应笛卡尔网格，并内置了多种泵的网格模板，可以快速生成高质量的网格，计算效率高且资源需求少，计算结果准确。

优选的，执行步骤S1，在得到整个系统的工况参数的同时得到系统中某部件内部的流场分布等信息，综合一维、三维仿真各自的优点的同时，所述方法还包括：

步骤S5，所述PumpLinx拥有工业界独一无二的汽蚀模型。本实施例拥有工业界独一无二的汽蚀模型，不但能准确预测汽蚀对泵效率的影响，还可以准确预测汽蚀发生的位置，对改进泵的设计、优化系统性能具有重要意义。

如图1所示，主泵试验台架可以简化成5个部件：主泵1、稳流器2、流量计3、调节阀4和管道5。进行系统级CFD仿真计算时将以上主要部件连接成一个闭式系统，系统内的流体域如图1所示。抽取流体域后可以进行网格划分，PumpLinx采用“二叉树”网格划分，且内置了多种泵的网格模板，划分速度快、网格质量高，网格划分示意见图2a,2b和2c，图2a中，是整个实验台架的网格划分示意图，图2b中，是阀门的局部网格加密示意图,图2c中，是泵的局部网格加密示意图。PumpLinx的求解快速、稳健，且其特有的汽蚀模型对泵的汽蚀等问题的求解结果准确可靠。

前述的建模、网格划分过程仅为本发明的示例性说明并非限制性说明，也可以是其他方式。

综上所述，本发明既可以得到整个系统的工况参数，也可以同时得到系统中某部件内部的流场分布等信息，综合了一维、三维仿真各自的优点；进行系统级CFD分析中，各个部件、管道相互耦合，可以获得更加准确的分析结果,而单个设备、部件的CFD分析中，一般采用假定的边界条件，分析结果不够准确；PumpLinx内置了多种泵、阀门等运动机械的仿真配置，使得包含管道、泵、阀门等的全系统建模的过程简捷、高效；采用“二叉树”算法以及自适应笛卡尔网格，并内置了多种泵的网格模板，可以快速生成高质量的网格，计算效率高且资源需求少，计算结果准确；拥有工业界独一无二的汽蚀模型，不但能准确预测汽蚀对泵效率的影响，还可以准确预测汽蚀发生的位置，对改进泵的设计、优化系统性能具有重要意义。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种PumpLinx的系统级CFD分析方法，其特征在于，包括：

在得到整个系统的工况参数的同时得到系统中某部件内部的流场分布等信息，综合一维、三维仿真各自的优点。

2.如权利要求1所述的PumpLinx的系统级CFD分析方法，其特征在于，在执行得到整个系统的工况参数的同时得到系统中某部件内部的流场分布等信息，综合一维、三维仿真各自的优点的步骤的同时，还包括：

进行系统级CFD分析中，各个部件、管道相互耦合。

3.如权利要求1所述的PumpLinx的系统级CFD分析方法，其特征在于，在执行得到整个系统的工况参数的同时得到系统中某部件内部的流场分布等信息，综合一维、三维仿真各自的优点的步骤的同时，还包括：

PumpLinx内置多种泵、阀门的运动机械的仿真配置。

4.如权利要求1所述的PumpLinx的系统级CFD分析方法，其特征在于，在执行得到整个系统的工况参数的同时得到系统中某部件内部的流场分布等信息，综合一维、三维仿真各自的优点的步骤的同时，还包括：

采用“二叉树”算法以及自适应笛卡尔网格，并内置多种泵的网格模板。

5.如权利要求1所述的PumpLinx的系统级CFD分析方法，其特征在于，

所述PumpLinx拥有工业界独一无二的汽蚀模型。