Построение трехмерной модели рабочего колеса
Для построения лопасти рабочего колеса используется теоретический чертеж, полученный в предыдущем пункте.
Последовательность построения:
Построение меридианного сечения лопасти
Создание поверхности входной и выходной кромки
Генерирование лопасти
Построение сетки с помощью «TurboGrid»
Расчет напора в «CFX»
В «ANSYS Workbench» для построения меридианного сечения лопасти создаем вкладку «Geometry». Где с помощью рассчитанных величин создаем поверхность покрывающего и основного дисков, входной и выходной кромок, а также задаем границы лопасти.
С помощью инструмента «FlowPath» создаем линии тока жидкости по основному и покрывающему диску. Также генерируем среднюю линию тока.
Рисунок 12 – Построение меридианного сечения в Design Modeler
Пользуясь инструментом «Blade» генерируем модель лопасти. Толщину и угол лопасти задаем в соответствующих вкладках, по рассчитанным ранее данным. Для основного и покрывающего дисков вручную, а для средней линии с помощью интерполяции.
Рисунок 13 – 3D модель лопастей рабочего колеса
В «ANSYS Workbench» создаем вкладку «TurboGrid». Из вкладки «Geometry», с помощью инструмента «Exportpoints» переносим линии тока по основному и покрывающему дискам, а также по средней линии. Генерируем сетку с густотой 100000 узлов, чтобы она удовлетворяла требованиям расчета.
Переходим во вкладку «CFX», где будем искать решение. Во вкладке «Setup» зададим условия работы центробежного насоса. Такие параметры как направление и частота вращения, массовый расход и давление на входе в рабочее колесо. Далее, во вкладке «Solution» производим расчеты по заданным параметрам. Наглядные результаты расчетов можно посмотреть во вкладке «Results».
Рисунок 14 – 3D модель лопастей рабочего колеса
В разделе «Report Viewer» представлены полученный напор, мощность и другие параметры в табличном виде
Рисунок 15 – Результаты численного моделирования
Рисунок 16 – Результаты численного моделирования (векторы скорости по средней линии тока)
Рисунок 17 – Результаты численного моделирования (векторы скорости по средней линии тока)
Рисунок 18 – Результаты численного моделирования (линии тока на лопасти)
Рисунок 19 – Построенная 3D модель
Заключение
В рамках данной курсовой работы были успешно выполнены расчеты и проектирование рабочего колеса центробежного питательного насоса.
Проведены расчеты для определения всех необходимых геометрических и гидродинамических параметров лопасти рабочего колеса, а также построены треугольники скоростей, описывающие поток на входе и выходе из лопасти.
Выполнено профилирование канала рабочего колеса в меридианном сечении и построены чертежи для цилиндрической и пространственной лопасти.
На основе полученных расчетных величин в программном пакете ANSYS была построена и реализована детальная трехмерная модель рабочего колеса.
Проведено численное моделирование потока в созданном рабочем колесе, по результатам которого были получены значения напора и других ключевых гидродинамических величин.