基于Fluent 14.5离心泵内部流场数值模拟教程
内容摘要：一、描述随着科学技术的进步，许多领域对水泵要求越来越高。传统的设计方法已无法满足快节奏、高要求的现代社会。随着计算流体力学（CFD）技术的发展，为水泵设计也带来了更好的研究方法。应用CFD技术，通过计算机对水泵内部流场进行虚拟试验，可以快速获得外特性曲线，... 一、描述
随着科学技术的进步，许多领域对水泵要求越来越高。传统的设计方法已无法满足快节奏、高要求的现代社会。随着计算流体力学（CFD）技术的发展，为水泵设计也带来了更好的研究方法。应用CFD技术，通过计算机对水泵内部流场进行虚拟试验，可以快速获得外特性曲线，并且能够更好的在设计阶段预测泵内部流动所产生的漩涡、二次流、边界分离、喘振、汽蚀等不良现象，通过改进以提高产品可靠性。
本教程采用IS80-65-125型水泵的水力模型，通过具体步骤希望广大同行能快速掌握运用Fluent对水泵进行CFD模拟的步骤方法。 二、建模
采用Creo 2.0 M020（Peo/Engineer）进行建模。本次教程不考虑叶轮前后盖板与泵腔间的液体（事实证明对实际结果有一定影响，为了教程方便因此不予考虑，大家可以在实际工作中加入对前后腔体液体），建模只考虑进口管部分、叶轮旋转区域部分、蜗壳部分。对于出口管，可以根据模型的特征进行判别，本次模拟是由于出口管路对实际模拟结果影响很小，不存在尺寸急变等特征，因此去掉了出口管段，以减少网格数量。建模如图所示：
图1 建立流道模型
三、网格划分
建模完成后，导出*.x_t（或其他格式）格式，导入网格划分软件中进行网格划分。网格划分软件有很多，各有各的优势，主要采用自己熟练的一种即可。本次教程采用ICEM进行
网格划分。进口段为直锥型结构，采用六面体网格。叶轮和蜗壳部分采用四面体非结构网格（也可以采用六面体网格，划分起来比较麻烦）。对于工程应用，可以采用不划分边界层网格，划分边界层网格比较费时间，生成的网格数量也很高，但是从模拟的外特性曲线来看，差别不是很大，但是对于研究边界层流动对性能的影响，就必须划分边界层，对于采用有些壁面条件，也必须划分边界层（该部分查看其它教程）。划分的网格情况如图所示：
图2 进口段网格
图3 蜗壳部分网格
图4 叶轮区域网格
图5 整体网格装配
四、Fluent设置，并进行计算 1、启动并设置Fluent
双击Fluent 14.5图标，弹出如图界面，进行求解器设置和计算精度。一般对于三维模拟，需要首先选择①三维模式，精度可以选取为②双精度，也可以不选双精度，双精度比单精度计算精度要高，但是时间要长。选择③并行模式可以加快计算速度，减少网格占用的内存量。在设置界面还可以设置启动后界面显示，Workbench Color Window为背景显示模式，
勾选后Fluent 14.5启动后显示网格的图形界面为Workbench的默认背景（蓝色），如果不选则为黑色背景。背景可以再Fluent启动后设置。Display Mesh After Reading为读入网格后是否显示网格，勾选后，读入网格后默认状态为显示网格，不勾选则不显示。展开Show Fewer Options按钮，可以或多更多的设置，如工作目录等。
图5 启动Fluent14.5
2、导入网格
导入网格可以通过下拉菜单【File】→【Read】→【Mesh...】或者直接在Fluent14.5界面下的“Read a file”下拉按钮下进行读入网格。如果启动Fluent后设置为默认显示网格，则读入网格后会在图形面板显示网格，如果没有设置，可以点击左边【General】按钮，在General选项卡中点击【Display】，并选取需要显示的网格，并点【Display】进行显示。
图6 读入网格方法1
图7 读入网格方法2
图8 导入并显示网格
3、缩放网格
Fluent启动后默认长度单位为m，有些模型在进行网格划分时默认的单位长度是mm，所以必须进行网格缩放。在General选项卡中点击【Scale...】按钮，弹出缩放对话框。如图所示：
图9 单击【Scale...】按钮
先更改①为mm，查看Domain Extents中X、Y、Z中显示的边界是否与模型合适，如果相差的数量级是1000，则更改②为mm，并点击③Scale按钮进行网格尺度缩放。所过相
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