《表1 水泵外特性流场基准模型计算结果统计》

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《基于HEEDS的水泵多目标多变量优化分析》

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本文采用STAR-CCM+11.06进行水泵流场特性分析，选用STAR-CCM+中提供的Realizable k-ε（all Y+）湍流模型进行数值计算。采用多面体网格类型和边界层网格类型对水泵计算域模型进行网格划分，获得如图2所示的网格模型图。水泵入口边界设置为滞止入口（stagnation inlet），出口边界条件采用压力出口（Pressure outlet），压力为19 572 Pa（即水泵扬程为2m），冷却水密度为997.561 kg/m3.采用MRF（Moving Reference Frame）模型实现叶轮的运转，转速为3 750rpm.计算前，利用STAR-CCM+中的Field Functions功能，创建相应的监测报告，用于监测水泵扬程、扭矩、有效功、效率等表征其外特性的数据。计算运行时，软件自动耦合求解连续性方程、N-S方程及湍流模型方程等数学模型[1-2]。完成计算后即可获得各监测报告的结果（表1），从表中看出，该水泵的流量为0.139 2 kg/s，效率为17.98%.图3为水泵表面速度分布云图及流线图，从图中可以看出，水泵整体流场分布较为均匀，不存在流动死区。图4为叶轮表面Y+值分布及表面速度分布云图，从图中可以看出，Y+值满足RKE湍流模型取值范围（0～60）[3]，叶轮表面速度分布较均匀。