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罗茨泵CFD分析技术简报1 N# S) O( [9 r7 U
1、背景描述
' Q/ l/ @/ m$ |* g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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$ K! o8 ~3 x" Y* X9 ^罗茨真空泵工作原理
, P3 e0 @ N( ]$ X" j; O* o' S$ C \2、技术关注点
: x }( \. R1 r9 X+ P" E1 @+ a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。
$ ]7 [- Q+ Y" U( K0 N6 w; r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。
& Y& G ?5 A0 o0 WPumpLinx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。
7 e4 T! o; C5 T# k3、案例介绍' G$ _8 F% P: x
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。4 K) U* ]; N8 S! D7 _1 i+ m' p
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罗茨泵流体域 网格模型 间隙处理7 N! q% ~* R' @. F9 b
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：
0 k" h! z3 U7 h, a# w" g# o 罗茨泵压力分布 罗茨泵空化分布
3 t" |$ [% O% M; z% x7 a% l5 m" g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。( i9 Y! [, l m: v7 z; `' q
4、总结 A3 h8 K4 q: R$ a/ r
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；- D+ O2 o! m) u1 C1 Z
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；0 T) R- e7 ?& 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；
: N% O6 d7 }& n f) d4 d* F" d9 V 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。* H; J m* o7 U; t; q5 j+ t+ m
2 m; S. p* ]# }4 o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+ R$ X5 }" m3 Y6 h
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发表于 2015-4-24 16:27:21
