下面简单介绍几组常用的湍流模型。忽略了平均应变，估计的涡旋黏性系数产生项偏高。在商用CFD中，一般默认常数为C1ε=1.44，C2ε=1.92，C3ε=0.09，湍动能k与耗散率ε的湍流普朗特数分别为σk=1.0，σε=1.3。在上述方程中，Gk表示由于平均速度梯度引起的湍动能产生，Gb表示由于浮力影响引起的湍动能产生，YM表示可压缩湍流脉动膨胀对总的耗散率的影响，C2和C1ε是常数，σk和σε分别是湍动能及其耗散率的湍流普朗特数。......
2023-06-26
叶片泵设计湍流的概括介绍
【摘要】：1935年Taylor在风洞实验的均匀气流中通过一排或者多排规则的格栅，测量均匀气流垂直流过格栅时产生不规则扰动。1938年基于Taylor的各向同性理论导出K-H方程。1991年Robinson绘制出湍流边界层的猝发图形。由此可见湍流基础领域研究的复杂性和任务的艰巨性。
1.N-S方程的导出
描述黏性不可压缩流体动量守恒的运动方程的推导，由纳维在1821年推得，该方程也被斯托克斯在1845年自行导出，因此取名N-S方程。在此基础上，后来的学者又推导了可压缩流体的N-S方程。连续方程和N-S方程构成了不可压流体运动的基本控制方程，由于方程组具有高度的非线性特征，一般认为很难取得其解析解。也只有在少数特定的简化情况下，才能够获得解析解。
2.雷诺实验
1883年，英国的雷诺通过实验研究发现，液体在流动中存在两种结构完全不同的流态：层流和湍流。当流体流速较小时，流体质点只沿流动方向作一维的运动，与其周围的流体不产生直接的混合，这种流动形态称为层流。流体流速增大到某个值后，流体质点除流动方向上的流动外，还向其他方向作随机的运动，即存在流体质点的不规则脉动，这种流体形态称为湍流。雷诺揭示了重要的流体流动机理，即根据流速的大小，流体有两种不同的形态。
3.近代以来的湍流发展概述
1922年Richardson发现湍流串联输运现象，流动的大尺度涡的脉动类似于一个巨大的能量池，不断从外界获得能量后再输送给小尺度的涡，而小尺度的湍流则不断消耗能量，从大尺度湍流输运来的能量全部耗散在这里，流体就是这样不断把大尺度脉动传递给小尺度脉动。1935年Taylor在风洞实验的均匀气流中通过一排或者多排规则的格栅，测量均匀气流垂直流过格栅时产生不规则扰动。当干扰逐渐减小后，流动逐渐演化为各向同性湍流。这就为后续发展现代各向同性湍流奠定了基础。1938年基于Taylor的各向同性理论导出K-H方程。1941年苏联数学家Kolmogorov进一步地把Taylor的均匀各向同性理论发展成局部均匀各向同性统计理论，并在此基础上导出了湍流微结构的规律，即结构函数的-p/3定律，揭示了湍流的空间分布特性。1949年Batchelor和Townsend发现湍流大尺度涡在时间上存在不连续性，或存在间歇性，一般认为这可能是Kolmogorov标度律存在缺陷的主要原因，但背后的机理至今尚未弄清。1967年斯坦福大学的Kline及其同事采用氢泡技术揭示了湍流边界层大尺度涡的拟序结构。1981年Frisch、Morf和Orszag提出了湍流的复奇点理论来揭示了湍流间歇性形成的机制，但尚未真正获得验证。1991年Robinson绘制出湍流边界层的猝发图形。由此可见湍流基础领域研究的复杂性和任务的艰巨性。
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由于较高的转速，离心泵内的流动通常是高度复杂的三维湍流流动。原则上不可压缩N-S方程适用于任何可以近似为连续介质流体的流动场合，包括层、湍流，当然也适用于离心泵内部的流动。由于上述模型本身存在一定的局限性，读者需要通过长期的模拟实践来判断计算结果的合理与否。目前，采用常用的湍流模型和全流场计算可较准确预测额定工况的水泵性能，然而在非设计工况和空化工况，由于流动分离等复杂涡流存在，预测误差仍较大。......
2023-06-26
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不可压缩流动方程组中没有显式的压力方程，为解决压力求解与速度耦合的问题，Patankar和Spalding提出压力预测-修正方法，称为SIMPLE算法。则修正后的压力和速度计算公式可写为为了求出这些修正量p'、u'和v'，这里假设已经知道压力场的正确值p，将p代入式和式，可以得到速度场的正确值u、v。这时将式减去式，有u-u*=u′；将式减去式，有v-v*=v′。综上，可将SIMPLE算法的求解步骤总结为：1）假设压力初场p*。......
2023-06-26
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它是由SIMPLE算法的提出人之一Patanker完成的。将上述两方面的思想结合起来，就构成了SIMPLER算法。在SIMPLER算法中，经过离散后的连续方程式用于建立一个压力的离散方程，而不像在SIMPLE算法中用来建立压力修正方程。总体而言，SIMPLER的计算效率要高于SIMPLE算法。它也是SIMPLE的改进算法之一，是由Van Doormal和Raithby提出的。......
2023-06-26
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叶片泵设计创建叶片独特曲面特征详细阅读
图2.4-1 曲线坐标点的数据文件格式1.创建叶片工作面工作面型线导入前面章节中已经详细讲解了叶片型线坐标的读取与转化，这里不再进行赘述。图2.4-2 用数据文件建立样条曲线图2.4-3 导入工作面型线绘制补充工作面型线对图2.4-3中的工作面型线进行绘制补充。......
2023-06-26
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3）根据图2.1-8所示的叶轮水力轴面投影图，在YOZ平面上建立草图并绘制出叶片轴面投影图，如图2.1-9所示。图2.1-8 叶轮水力轴面投影图图2.1-9 草图中叶片轴面投影图5）在菜单栏中，选择→→，在“求交”对话框中，“目标”选择图2.1-10中的叶片回转体；“工具”选择拉伸的9个叶片，单击，如图2.1-11所示。图2.1-12 叶轮前后盖板轴面图2.1-13 草图中叶轮前后盖板轴面7）按照4）中旋转叶片轴面图的方法旋转叶轮前后盖板，这样就完成圆柱叶片的造型，如图2.1-14所示。......
2023-06-26
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图2.4-7 导入轴面投影图1.叶片的修剪1）如图2.4-7所示，导入轴面投影图轮廓线，前面章节已经详细介绍，此处不再进行赘述。图2.4-8 叶片回转图2.4-9 修剪体4）重复步骤3）中的操作，此次所选修剪平面为叶片工作面，如图2.4-10所示，左单击，完成修剪。图2.4-10 单个叶片修剪至此，完成了单个叶片实体的生成。图2.4-11 移动对象至此叶片造型完成，要进一步造型还需得到叶轮的零件图，才可以对叶片增加前后盖板。......
2023-06-26
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常用的网格划分工具有ICEM CFD、GridPro、Gridgen等。6）ICEM CFD系统还提供丰富的网格检查工具，便于用户对网格质量进行检查和修改。Gridgen曾是美国工程师和科学家采用的主流网格划分工具。......
2023-06-26
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