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PumpLinx:泵阀专用三维CFD分析软件
2014年4月3日    评论:    分享:

    来源:北京海基嘉盛科技发展有限责任公司

    随着CFD技术的发展,CFD应用已经渗透到包括泵、阀在内的所有工业领域,但CFD软件的应用仍然受到软件的易用性、计算精度以及计算效率等问题的困扰。为了解决这些问题,Simerics推出了专业的泵CFD模拟软件——PumpLinx,PumpLinx在泵的CFD模拟方面具有以下独特的技术优势:

    ◆丰富的泵、阀模板:PumpLinx内置多种类型泵阀模版,覆盖了大约 98%的泵。建模过程简捷、高效。

    ◆稳健而精确的气蚀模型:PumpLinx拥有工业界独一无二的气蚀模型。气蚀模型经历了真实工业应用的测试和验证。对于非常困难的问题,在其它软件都失败的情况下,PumpLinx依然可以收敛。PumpLinx不但能准确地预测气蚀对泵效率的影响,还可以准确地预测气蚀损害可能发生的位置。当气蚀效应不可忽略时,这一能力对于改进泵设计、提高产品质量起到至关重要的作用。

PumpLinx:泵阀专用三维CFD分析软件


    ◆快速计算:对于不同的泵配置,如齿轮泵或叶片泵,已经通过专门的模块预编程到 PumpLinx之内,几分钟之内就可以完成设置。至于计算速度,在泵阀类应用方面,PumpLinx通常比其它CFD软件快五倍。


    ◆高度自动化的网格生成: PumpLinx 自动化网格生成能力能够使用户通过简单的两到三步快速地创建网格。通过二元细化和自适应技术来建立高效、高分辨率的网格,即使尺度差异悬殊的复杂几何也是如此。独特的泵、阀模版提供了针对专门泵、阀部件的网格生成工具。确保迅速生成可以满足CFD计算要求的高质量网格。


    ◆PumpLinx 软件在单一的用户界面完成网格划分、模型设置、解算和后处理,可以迅速验证和优化您所设计的泵、阀。

   PumpLinx是美国Simerics公司专门为各类泵、阀的水力学模拟计算开发的CFD(计算流体动力学)软件。PumpLinx的核心部分是一个功能强大的CFD求解器, 能够求解可压缩和不可压缩流体流动、传热、传质、湍流、空化等物理现象。在此基础上,PumpLinx提供多种泵、阀的专用模块用于泵、阀的网格生成、参数设定、非定常计算中网格移动变形以及后处理中数据自动采集等多项专用功能。目前,PumpLinx提供下列泵、阀的专用模块:

    • 轴流,离心泵;

    • 新月形内啮合齿轮泵;

    • 外齿轮泵;

    • 摆线内齿轮泵;

    • 轴流柱塞泵;

    • 滑片泵;

    • 螺旋桨,风扇;

    • 球阀、滑阀。

    PumpLinx典型应用

    PumpLinx在各类泵、阀的仿真中应用广泛,得到了大量的工业验证,在此领域拥有绝对的优势。同时,完全能够胜任其它流体设备的CFD仿真,并且在空化模拟与求解速度上具备优势。

    泵类

   将PumpLinx应用于离心泵/风机、轴流泵/扇、混流泵/扇、叶轮/螺旋桨推进器、正位移泵/马达等,可获得泵的相关参数从而指导泵的设计,主要包括:—叶轮轴向力和径向力;—扬程-流量曲线;—出口的压力脉动(瞬态模拟);—汽蚀发生位置,预测临界汽蚀余量;—定子和转子设计;—入口和出口通道设计;—叶尖和机匣间缝隙分析;—优化性能;—降低叶片载荷;—降低汽蚀对泵效的影响,延长泵寿命。

PumpLinx:泵阀专用三维CFD分析软件
图为压力分布、空化、性能的精确解算

   将PumpLinx应用于轴向柱塞泵设计可以实现:—实现单个汽缸参数的瞬态追踪,进而优化单个汽缸设计;—获取轴向力和径向力;—入口和出口通道设计;—阀片设计;—考虑泄漏时的影响,降低泄漏;—降低压力、流量脉动和噪声;—预测汽蚀位置,降低汽蚀对泵效的影响,延长泵寿命。

PumpLinx:泵阀专用三维CFD分析软件
图为轴向柱塞泵空化计算结果及与实验的对比


    将PumpLinx应用于外齿轮、内齿轮、新月形内齿轮设计可以实现:—齿轮设计;—端口设计;—降低泄漏;—降低压力、流量脉动和噪声;—降低汽蚀对泵效的影响,延长泵寿命

PumpLinx:泵阀专用三维CFD分析软件
图为外齿轮泵空化计算结果及与实验的对比


    阀类

    PumpLinx具备阀模板,具备球阀、滑阀等各类阀模板,能够针对各类阀门快速生成高质量的网格并进行精确解算。

PumpLinx:泵阀专用三维CFD分析软件
图为PumpLinx球阀仿真界面与仿真模型

PumpLinx:泵阀专用三维CFD分析软件
图为PumpLinx齿轮泵与释压阀联合仿真界面与仿真模型

    系统级三维CFD仿真应用

   PumpLinx的网格划分方法(二叉树方法)和求解能力使得PumpLinx对系统级三维CFD仿真成为可能。目前国外许多知名厂商已采用PumpLinx开展与泵相关的复杂系统动态分析的工作。以汽车发动机润滑系统为例,已有用户采用PumpLinx分析从机油泵中打出的润滑油在不同支路中得流量配比情况,评价设计是否能够保证发动机的各个部件都得到有效的润滑,并取得理想结果。

PumpLinx:泵阀专用三维CFD分析软件
图为滑油系统三维CFD仿真

   用户的测试比较表明,PumpLinx在泵阀CFD模拟相关的几个主要技术领域包括:建模速度,求解速度,复杂条件下的求解能力,汽蚀空化的计算,能解算的泵阀类型,以及计算结果的准确性等,都全面领先目前市场上的其他商业CFD软件。PumpLinx在界面上充分考虑泵阀设计工程师的习惯,并采用了前、后处理和求解器一体化设计,易学好用。根据Simerics公司开发人员多年积累的经验,PumpLinx中很多CFD数值方法相关的参数都已自动设置好。即使是对CFD方法了解不多的泵阀工程师,也能轻松的利用PumpLinx完成泵阀的水力学模拟计算。

   使用PumpLinx,泵阀设计工程师能在更短的时间内对新的泵阀设计原型的多种工况,进行更准确的数值预测。这些高品质高解晰度的模拟结果,能有效的替代很大一部分模型实验,降低设计成本,同时大大缩短设计周期,提高设计质量,帮助工程师在更短的时间内用更低的成本设计出效率更高,寿命更长的泵阀产品,领先竞争对手占领市场。在项目投标过程中,根据客户要求,设计工程师如果能尽早提出设计原型并利用PumpLinx快速建模计算能力在投标之时就提供完整准确的水力模拟计算结果,将会大大提高中标的可能性。当现有的泵阀产品发生故障或发现设计上的问题时,泵阀工程师可以利用PumpLinx的强大计算能力对实际应用中的复杂问题进行细致准确的数值分析诊断,找出原因,提出合理的改造方案,完成产品的更新改造,提升用户的满意程度。

标签:PumpLinx泵阀CFD工业
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