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罗茨泵CFD分析技术简报, _- v! u- v& g* x0 E e
1、背景描述
1 h, v: ` w& e; O' A2 E; D$ y0 X罗茨真空泵（简称：罗茨泵）是指泵内装有两个相反方向同步旋转的叶形转子，转子间、转子与泵壳内壁间有细小间隙而互不接触的一种变容真空泵，间隙一般为0.1～0.8毫米。罗茨泵是一种无内压缩机的真空泵，因此适用于低压力场合的流体输送和加压。罗茨泵具有启动快，耗功少，运转维护费用低，抽速大、效率高等特点，广泛应用于化工、食品及医药工业中。8 a6 t; u1 [+ \ _: B- D
) |( [4 Q. _/ ~( R2 q4 ]罗茨真空泵工作原理0 U4 C! }8 i, W2 l U
2、技术关注点
; s! X5 R! [" f5 I" Q0 t" L围绕罗茨式流体机械的性能，主要的研究功能有：罗茨泵转子型线设计及优化、机体进排出口与转子匹配性研究、罗茨泵的噪声性能研究等。目前多采用CFD技术对罗茨泵进行数值分析，进行罗茨式流体机械的设计、改型及优化工作。7 Y- B# n! G, {
由于罗茨泵为变容式流体机械，在进行数值分析时具有以下技术难点：转子与壳壁具有细小间隙，网格描述难度较大；转子区域为变容式结构，需建立结构化网格，且需设置变容区域的动网格；罗茨泵出口配有释压阀，需考虑流泵阀联合；对于介质为液体的罗茨泵，需考虑泵内的空化效应；罗茨泵噪声源来自于机械噪声和流动噪声，因此在进行噪声分析时还需考虑流场的影响。
8 _# w1 M% ^! H& W4 ]PumpLinx作为专业的运动机械CFD仿真软件，可以较好地解决上述难点，快速进行罗茨式流体机械的仿真及优化工作。6 v+ Y! u2 Q+ ]2 R) o
3、案例介绍
% H/ f( Y1 w9 z* o. a6 P9 h* `' `; X; [ 如下为某罗茨泵的分析模型， PumpLinx内置有罗茨泵的网格模板，可进行一键式的结构网格生成，同时罗茨泵模板还可自动设置变容区域的动网格，大大降低罗茨式流体机械数值仿真的难度，最大限度地提高了CFD前处理的效率。. j L& y# n2 Z) U, o
/ M1 c6 {7 D( K# F: r4 g罗茨泵流体域 网格模型 间隙处理
0 R8 W. t; U( ]4 \# n+ n3 [ 本案例中罗茨泵进口为一个大气压，出口为十个大气压，转速为400RPM，计算工质为水。调用PumpLinx内置的罗茨泵模板，湍流及空化模型对该罗茨泵进行数值仿真，对该罗茨泵进行了较好地数值预测。部分计算结果如下所示： - g4 b( J8 @/ D! Z; G" Z4 x. ?: H7 M7 @
罗茨泵压力分布 罗茨泵空化分布
2 A! @) c1 J2 G, z* G8 }由分析可知，该罗茨泵内压力分布符合理论实际，但泵内部有明显的空化现象，空化性能较差，有待优化。
! \6 g) u2 \& N) F# b. b/ G7 T4、总结
9 N8 N/ m0 k/ [ PumpLinx专业模板可快速完成罗茨泵变容区域的结构网格划分，可考虑细小的啮合间隙；9 O4 Z7 i" R2 G C+ ~. y
PumpLinx专业模板可自动设置变容区域的动网格，大大降低动网格设置难度；/ X6 h" H3 v/ e: P( R( k
PumpLinx内置的全空化数值模型可对泵内存在的空化现象进行准确预测，为泵的性能优化提供指导；! Z4 L9 U8 H, i/ t
PumpLinx的专业性使得工程师可以较快较好地完成罗茨泵、罗茨风机、罗茨压缩机的流场数值仿真，且其流场计算结果可直接输出至噪声分析软件进行流致噪声分析，进一步完善罗茨式流体机械的设计及优化工作。# P1 _- ^. A% f K
1 f6 S# e- \) A5 ?% o e1 P欢迎联系海基科技，如需持续获得相关资讯，请关注海基科技官方微信号：hikeytech
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发表于 2015-4-24 16:27:21
