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CFD技术概述与简介

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:CFD技术、理论分析和实验测试方法构成了研究流体流动问题的完整体系。而CFD技术是在计算机上实现特定的计算,恰好克服了前两种方法的弱点,能以较少的费用和较短的时间获得大量有价值的研究结果。CFD技术在液力透平领域的应用可以实现如下功能:1)为液力透平设计创建“虚拟测试平台”。CFD可以给出液力透平内流动分离、间隙流动、进出口的速度分布以及其他影响液力透平性能的流动特性,从而为改进设计、优化透平的性能提供依据。

CFD技术概述与简介

CFD是英文Computational Fluid Dynamics的缩写,意为计算流体动力学,是以计算机作为模拟手段,运用一定的计算技术寻求流体力学各种复杂问题离散化数值解的一门新型独立学科。CFD技术通常是指采用计算流体力学的理论及方法,借助计算机对工程中的流动、传热、多相流、相变、燃烧及化学反应等现象进行数值预测的一种工程研究方法。

CFD的基本思想可以归结为:把原来在空间及时间域上连续的物理量的场,如速度场和压力场,用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替,通过一定原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组,然后求解代数方程组以获得场变量的近似值。

CFD技术、理论分析和实验测试方法构成了研究流体流动问题的完整体系。理论分析的结果具有普遍性,各种影响因素清晰可见,是指导试验和验证CFD数值计算的理论基础,但是在非线性情况下,只有少数流动才可以借助这种方法得到解析解。试验测试所得到的结果真实可信,是理论分析和数值研究的基础,然而试验往往受到模型尺寸、流场扰动、人身安全及经费和时间等方面的限制。而CFD技术是在计算机上实现特定的计算,恰好克服了前两种方法的弱点,能以较少的费用和较短的时间获得大量有价值的研究结果。

CFD技术在液力透平领域的应用可以实现如下功能:(www.xing528.com)

1)为液力透平设计创建“虚拟测试平台”。CFD可以较准确地预测所设计液力透平的全工况范围内的水头功率效率等特性,从而大大减少原型试验,缩短开发周期,降低开发成本,还可与CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)结合在一起,形成集成的液力透平设计/分析/制造系统。

2)将液力透平内流动“可视化”。CFD可提供液力透平过流部件内部任意一个面上的流动情况,还可以生成动画,演示所计算出的流态,包括速度矢量、流线、压力等值线等,还可使一些试验室内很难完成的测试任务在CFD环境中完成。

3)优化液力透平性能。CFD可以给出液力透平内流动分离、间隙流动、进出口的速度分布以及其他影响液力透平性能的流动特性,从而为改进设计、优化透平的性能提供依据。

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