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罗茨泵CFD分析技术简报
3 b, x) ?8 f' ?. q1、背景描述5 Y4 w J5 ~& t+ d0 b2 l9 U8 M
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。
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罗茨真空泵工作原理
: O, i7 J% b& M$ u+ _8 m2、技术关注点
/ |7 v- W& V: I, O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。$ o" A( R x2 r" H: n; [; O5 K$ i
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。
_; s0 i/ @! L( C# ~1 kPumpLinx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。; E y1 Y) ~; q/ e: _
3、案例介绍
. k/ @) R. V1 I/ d 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。
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罗茨泵流体域 网格模型 间隙处理0 Y) ^# r8 i" g3 X: |# o$ }
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： T: j8 K5 I& x6 m- ^
罗茨泵压力分布 罗茨泵空化分布
; \. i# Z. a/ @& H8 o. v4 ?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。7 J! h7 @% m, L5 R
4、总结. `+ I" ]; E D: M( |
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；! ^& R, M) X6 e- { M
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；
L/ [4 A+ R. ~" L& `4 t 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；
s4 m! K$ h2 M) b" J1 M: M% f0 { 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。
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/ z( [0 c4 [. y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
