Проектирование центробежных насосов с применением программы SolidWorks Flow Simulation 2012.

В настоящее время программа SolidWorks широко используется в машиностроении и в других областях промышленности. В этом докладе рассмотрены вопросы применения компьютерного пакета SolidWorks Flow Simulation 2012 для проектирования центробежных насосов. Исследование включается в себя последовательность этапов.

На первом этапе создаётся трехмерная модель насоса, модель должна иметь закрытую геометрию, т.е. не должно быть никакого контакта внутреннего объема с окружающей средой. Не соблюдение этого условия приводит к ошибкам при расчете и невозможности получить результат. Нам необходимо поставить крышки на входе и на выходе жидкости, которые нужны для ввода граничных условий на следующем этапе. На рис.1. в качестве примера показана трехмерная модель проточной части нашего насоса со двустороннем подводом, с спиральным диффузором прямоугольного сечения выполненная в среде SolidWorks 2012.

Рис.1. Модель проточной части насоса

На втором этапе создается вращательный регион (вращалька). ращалька имеет цилиндрическую и симметричную форму к оси вращения, и все элементы лежатся в нем будут вращательными. По этому нам необходимо поставить вращательный регион хватает все колеса как показано на рис.2. И после того можно приступать к созданию проекта, и тогда будет обязательно отключить вращалльку от компонентов модели, значит она не будет участвовать в течении жидкости и только имеет функцию для вращения колеса.

Рис.2. Вставка Вращальки

Рис.3. Показание исходных данных

На третьем этапе создается проект к исследования. Заданными условиями для проекта являются частота вращения колеса , давление и расход жидкости. Для получения лучшей сходимости результатов вычисления рекомендуется задавать расход (м³/с) на входе и статическое давление (Па) на выходе. Значение частота (рад/с) заданно может быть либо положительным, либо отрицательным соответствует с направлением вращения колеса. Например показания исходных данных отображен на рис.3.

На четвертом этапе необходимо определить технические цели проекта. Пакет Flow simulation SolidWorks 2012 позволяет исследовать почти все параметры насоса, например напор, КПД насоса и крутящий момент, действующий на вал… Отмечено что, напор насоса равен перепаду статического давления между выходом и входом. И Статический КПД насоса определяется по формуле:

Где, ∆P- Перепад давления, Па; Q- расход, м³/с; М- крутящий момент, Н.м; и ω-частота вращения, рад/с.

После таких этапов нам необходимо выбирать уровень точности в зависимости от времени вычисления, чем больше уровень точности чем больше требуемое время вычисления. Результаты можно рассмотреть во время вычисления но лучше после окончания процессе вычисления и результаты принимаются если имеются сходимости (маленькое колебание по повторением вычисления). Результаты получены по разным видам: таблицы, графики, и цветные виды… Пример показан на рис.4.1 и рис.4.2.

Рис.4.1. Статический КПД насоса по повторением вычисления

Рис.4.2. Распределение давления в насосе

Результаты получены в разных видах дадут нам возможность анализировать и оценивать объект на конкретные случаи, и выбирать оптимальные параметры. С помощью программы SolidWorks и пакета Flow Simulation 2012 мы можем спроектировать центробежные насосы с высокой точности и новые модели насоса с лучшими показателями качества.

Литература:

1. SolidWorks Flow Simulation 2012 Tutorial.

2. COSMOSFlowWorks Tutorial 2005 .