兩級液環真空泵的數值模擬研究

黃廣平，許弘雷，丁學俊，劉根凡

1 前言

液環真空泵具有無須對泵內進行潤滑；適宜抽吸有毒、有害氣體；氣體在壓縮過程中溫度變化很小等特點。因此特別適用抽吸和壓縮易燃易爆、含粉塵、水蒸汽的氣體，在石化、冶金、電力、輕工、食品等行業有著廣泛且不可代替的應用［1］。液環泵運行時，液環消耗葉輪提供的大部分能量，所以液環泵的效率較低，一般在50%以下。如何提高運行效率一直是液環真空泵研究的重點。但是液環真空泵泵內是三維空間的兩相流動，伴有傳熱傳質過程，以往的理論分析和試驗研究存在較多難點。計算流體動力學CFD是近年來流體機械研究的一個重要方向，CFD可以彌補理論和實驗研究的一些不足。運用CFD方法進行液環泵研究主要有：運用商業的數值計算軟件進行泵內流場和泵體結構力學分析［2～5］，運用編程的方法進行流場的計算分析等［6］。這些研究都以單級泵作為研究對象，對兩級液環泵的研究還少有報道。本文運用ANSYS FLUENT軟件對兩級液環真空泵進行數值模擬研究，得到兩級液環真空泵的流場，對其進行分析。

2 模型

2.1 數學模型

VOF模型是FLUENT軟件提供的多相流模型之一，可以用來求解互不相滲混的多相流的流場［7～11］。不同的流體相共用同一套控制方程，追蹤單相流體在網格中所占的體積分數，從而得出不同流體之間的交界面的情況。該模型適合于求解多相流的自由交界面。

為盡量與實際相符，本次研究中，考慮了流體的溫度、壓力和速度等重要的因素，同時還考慮了粘性的影響。……