甲離心泵性能曲線(xiàn)是一個(gè)工具，示出了如何將泵頭部和流量方面以及效率進(jìn)行。當(dāng)泵向低壓揚(yáng)程泵送時(shí)，泵會(huì)產(chǎn)生高流量，而當(dāng)泵向高壓揚(yáng)程泵送時(shí)會(huì)產(chǎn)生低流量。讀取泵的曲線(xiàn)通常會(huì)帶來(lái)挑戰(zhàn)，特別是對(duì)于不熟悉泵和渦輪機(jī)械的工程師而言。在下面的文章中，我們提供了逐步的概述和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)，描述了含義以及如何使用SimScale從計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）仿真中獲得量。
泵曲線(xiàn)什么是泵曲線(xiàn)？
性能曲線(xiàn)通常包括三樣?xùn)|西：效率曲線(xiàn)，壓力曲線(xiàn)和功率曲線(xiàn)，它們?cè)诜治霭玫南到y(tǒng)時(shí)都有其用途和意義。
泵性能曲線(xiàn)圖泵曲線(xiàn)效率曲線(xiàn)
效率曲線(xiàn)描述了泵每個(gè)工作點(diǎn)的效率。泵的峰值效率將以最小的功率產(chǎn)生最大的功率輸出。渦輪機(jī)械的效率取決于它是回收能量還是提供能量。在這種情況下，泵正在為流體提供能量，因此效率是系統(tǒng)輸出的功率與系統(tǒng)輸入的功率之比。
N是效率，Pout是電源，Pin是電源。泵曲線(xiàn)功率輸出和壓差曲線(xiàn)
系統(tǒng)的功率是根據(jù)流量進(jìn)行測(cè)量的。為了對(duì)此進(jìn)行測(cè)量，功率是體積流量乘以系統(tǒng)兩端的壓差。在從CFD中恢復(fù)此信息方面，我們可以監(jiān)視入口和出口邊界處的平均壓力以獲得壓差，然后觀(guān)察面積積分以計(jì)算流量（如果未知）。
在這種情況下，Q是體積流量，dP是泵兩端的壓力變化。泵曲線(xiàn)功率曲線(xiàn)
在這種情況下，功率是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為維持指定流量所需的泵的軸功率（有時(shí)以制動(dòng)馬力或BHP來(lái)衡量）。這通常由電動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)提供。進(jìn)入系統(tǒng)的功率是施加到泵軸上以產(chǎn)生壓力差的功率。
旋轉(zhuǎn)功率是通過(guò)將繞中心（軸旋轉(zhuǎn)軸）的扭矩或力矩乘以軸的弧度/秒來(lái)計(jì)算的。
扭矩是使用表面壓力從CFD結(jié)果獲得的。SimScale通過(guò)選擇感興趣的面（葉輪）并指定旋轉(zhuǎn)軸和點(diǎn)來(lái)自動(dòng)計(jì)算圍繞點(diǎn)和軸的轉(zhuǎn)矩。扭矩直接從平臺(tái)上獲取，在結(jié)果控制下可以作為力和力矩獲得。
Tau是扭矩，ω是角速度。泵曲線(xiàn)如何讀取泵曲線(xiàn)
壓頭向讀者顯示在給定的壓頭下可以保持何種流速，即，如果泵需要從壓力為2的儲(chǔ)罐向壓力為1的儲(chǔ)罐供應(yīng)流量，它可以保持什么流速？這定義了泵必須運(yùn)行的工作點(diǎn)，并且泵曲線(xiàn)可以定義此條件下所需的效率，流量和功率。可以比較不同的泵曲線(xiàn)，以選擇適合當(dāng)前應(yīng)用的正確泵。
Dp是壓力差，p是邊界壓力。壓差通常描述為壓頭（壓頭是高度），可以通過(guò)壓力獲得。這可能以英尺或米為單位，并且將顯示單位。
其中h是水頭，rho是密度，g是重力。我們的案例：通過(guò)CFD的泵曲線(xiàn)
我們模擬案例的目的是分析泵的設(shè)計(jì)，并獲得有關(guān)其運(yùn)行能力的足夠信息，以創(chuàng)建泵曲線(xiàn)特征。通過(guò)對(duì)泵CAD模型進(jìn)行CFD評(píng)估，我們能夠在下面所述的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
模擬設(shè)置
CFD仿真使用穩(wěn)態(tài)不可壓縮流，湍流模型k-omega SST模型和旋轉(zhuǎn)區(qū)域模型。
模擬泵的后處理圖像顯示了流體速度流線(xiàn)接下來(lái)，使用以十六進(jìn)制為主導(dǎo)的參數(shù)設(shè)置網(wǎng)格，并對(duì)層，表面，體積和單元格區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充。
用于流體流動(dòng)模擬的泵CAD設(shè)計(jì)網(wǎng)格對(duì)于此模擬，應(yīng)用了各種固定流速，而不是在不同的壓差下進(jìn)行測(cè)試。這為泵曲線(xiàn)產(chǎn)生了更可靠的數(shù)據(jù)。評(píng)估泵產(chǎn)生高壓還是低壓的最簡(jiǎn)單方法是將出口壓力設(shè)置為0帕斯卡（Pa）。壓力出口與這種情況無(wú)關(guān)，因?yàn)樗遣豢蓧嚎s的流動(dòng)模擬。高于0 Pa的任何東西都是高，低于0 Pa的任何東西都是低。
離心泵本質(zhì)上是葉輪泵，這意味著它的核心包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)葉輪。為了正確模擬，應(yīng)該建立一個(gè)旋轉(zhuǎn)區(qū)域，其中該體積內(nèi)的任何東西都在“旋轉(zhuǎn)”。在處理內(nèi)部幾何圖形時(shí)，有時(shí)可能很難將該區(qū)域完美地適合于主要幾何圖形。因此，旋轉(zhuǎn)區(qū)域向外延伸，以避免出現(xiàn)諸如網(wǎng)眼質(zhì)量差的問(wèn)題。在此階段，重要的是要確保旋轉(zhuǎn)中心準(zhǔn)確并等于旋轉(zhuǎn)區(qū)域中定義的旋轉(zhuǎn)中心。代替在內(nèi)部旋轉(zhuǎn)幾何圖形，應(yīng)該在壁和流體域上施加旋轉(zhuǎn)力以給出可靠的近似值。在我們的案例研究中，力繞旋轉(zhuǎn)軸以每秒157弧度的速度旋轉(zhuǎn)。
如何讀取泵浦曲線(xiàn)：哪些結(jié)果相關(guān)？
在結(jié)果控制中，評(píng)估效率時(shí)的重點(diǎn)是輸入電源的功率與輸出電源的功率之比。入口壓力與出口壓力之間的壓差以流量的形式顯示了泵推出的功率。這是通過(guò)平均面積并定期監(jiān)控平均壓力（例如每10秒）獲得的。此CFD模擬在力圖中提供了大量數(shù)據(jù)。查看力圖，旋轉(zhuǎn)軸上的壓力力矩顯示出施加在葉輪上的必要扭矩，以維持給定角速度下的狀態(tài)。
使用這些關(guān)鍵結(jié)果得出泵的特性曲線(xiàn)，可以可靠地讀取泵的性能效率。這使您或您的客戶(hù)能夠更好地了解離心泵在渦輪機(jī)械應(yīng)用中的性能，或?qū)⑵渑c其他產(chǎn)品或泵設(shè)計(jì)進(jìn)行比較。