基于Bézier曲面造型与CFD分析的离心泵叶轮优化设计

摘要

本文将曲面造型与数值计算有机的结合在一起应用到离心泵叶轮的优化设计中。采用曲面造型得到计算区域，进而通过对离心泵叶轮内部流场的数值计算与分析，为离心泵优化设计提供准确的修改意见，设计出水力性能优异的叶轮。 首先采用速度系数法计算得到离心泵叶轮的基本参数，再由Bézier曲线生成一组叶轮叶片型线，按照加厚原理对型线进行加厚，得到正背叶片线，再采用张量积Bézier曲面生成叶片正背面，由MDT进行三维实体造型得到叶片，从而得到流场计算区域的模型。而后采用基于雷诺时均N-S方程与标准 湍流模型来求解离心泵叶轮内三维粘性紊流，在非结构化网格中，采用基于有限元的有限体积法对方程进行离散，用压力校正法进行数值求解。本文结合实例，通过对原型泵CFD计算结果的分析，提出了两个优化改型方案，并对优化改型方案进行了数值计算。通过与原型泵结果的对比，说明优化改型设计是成功的。