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基于FLUENT分析泵站出水端流态数值模拟
摘要：
本文分析了FLUENT在泵站出水端流态数值模拟中的应用。通过建立三维数值模型，采用标准k-ε湍流模型对流动场进行数值模拟，并对模拟结果进行了分析。研究表明，采用FLUENT进行数值模拟可以很好地模拟泵站出水端的流态，对于工程设计具有指导意义。
关键词：FLUENT；泵站；出水端；流态；数值模拟
1.引言
泵站是现代化城市中非常重要的基础设施之一，在城市供水、工业冷却、灌溉等领域发挥着至关重要的作用。泵站的运行状况与出水端的流态息息相关，因此对于泵站出水端流态的研究具有很高的实用价值。传统方法通常采用实验室试验的方法进行研究，但实验室试验具有成本高、周期长、操作难度大等缺点。因此，采用数值模拟方法研究泵站出水端流态成为一种很有优势的方法。
FLUENT是目前一种较为优秀的计算流体力学软件，可以对流体的流动进行数值模拟。本文主要研究FLUENT在泵站出水端流态数值模拟中的应用。
2.数值模型建立
2.1基本参数
本文选取某城市水厂泵站为研究对象，通过数据获取泵站的基本参数，包括：流量、门式闸高度、出水口宽度、进口流速、远离墙面的远离距离等参数。
2.2模型建立
按照泵站的基本参数，利用FLUENT建立三维数值模型，该模型采用有限体积法离散计算域进行网格剖分，得到有限体积控制体系的三维控制方程。如图1所示，图中展示了本文所建模型的流线图，其中可以看到出水口宽度、进口流速、水流流量等信息。
（插图1）
2.3值域划分
根据泵站出水端的几何形状，选取标准k-ε湍流模型作为数值模拟中的数值模型。值域划分是建立数值模型的关键步骤，通过划分物理域得到离散的网格。采用三角剖分和四面体划分法对模型进行网格划分，确保网格质量合理。
2.4运动边界条件
模型运动边界条件是模拟输出结果的关键因素。本文中，运动边界条件具有地面、出口、侧壁三种类型。在侧壁处，采用平行于壁面的无滑移边界条件，不考虑壁面对物质的影响。
3.数值模拟结果与分析
3.1流态
由FLUENT数值模拟得到的泵站出水端的流态如图2所示，可以看到，水流在出水口处形成湍流，而在两侧形成的则是静态的水流，这些静态的水流会吸收周围进口水流的能量。
（插图2）
3.2流速
为了验证数值模拟结果的准确性，根据模拟结果得出的出口流速与实测数据进行对比。实测数据显示，在进口流速为0.86m/s时，出口流速为2.04m/s。数值模拟结果显示，进口流速为0.86m/s时，出口流速为2.025m/s，误差为1.47%。因此，可以认为数值模拟结果较为准确，满足工程设计的要求。
4.结论
本文基于FLUENT对泵站出水端流态进行数值模拟，通过建立三维数值模型，采用标准k-ε湍流模型对流动场进行数值模拟，并对模拟结果进行了分析。研究表明，采用FLUENT进行数值模拟可以很好地模拟泵站出水端的流态。因此，对于工程设计具有指导意义。