OpenFoam vs Fluent vs StarCCM：离心泵数值仿真大比拼

项目背景：

离心泵是工业上广泛使用的泵类，已广泛应用于石油、化工、航空、医药、冶金等行业。离心泵通过旋转叶轮将机械能从电动机传递到流体中，从而增加流体压力。流体从进口流入叶轮中心，再沿叶轮叶片外缘排出。

本计算分别使用Fluent、StarCCM、OpenFoam三款软件对其进行多重坐标系稳态计算。并对比这三款软件间计算结果差异性。

一：网格划分

本算例格为多面体划分（如下），网格单元总数为344.6万个。

图一：离心泵几何形状

图二：pump网格（a）

图三：pump网格（b）

二：物理参数

三：边界条件                                            

四：各软件求解器参数设

Starccm求解器参数设置：湍流模型采用SST（Menter）K-Omega，湍流对流项选用二阶；分离流对流项为二阶，壁面函数选用全y+壁面处理；梯度插值格式为混合高斯-LSQ，精度为二阶；求解流场数值方法为simple分离流算法，迭代3000步。

Fluent求解器参数设置：湍流模型采用SST K-Omega，压力插值选用PRESTO!，动量离散格式选用二阶迎风，湍流对流项离散选用二阶迎风，梯度插值格式为Least Squares Cell Based，解流场数值方法为Coupled耦合算法，库朗数为5，迭代3000步。

OpenFoam求解器参数设置：湍流模型采用SST K-Omega，动量离散格式为一阶迎风格式，湍流对流项离散格式为一阶迎风格式，梯度离散格式为Gauss linear二阶高斯积分格式，求解流场数值方法为simple分离流算法，迭代3000步。

五：计算结果分析

根据计算结果绘制出三款软件不同质量流量工况下离心泵扬程、转轮力矩、效率及转轮轴向力曲线图（如图4-7）。

图四：质量流量-扬程流线图

图五：质量流量-力扭矩曲线图

图六：质量流量-效率曲线图

图七：质量流量-转向力曲线图

结果表明：使用OpenFoam对离心泵进行数值仿真计算结果与商用软件Fluent、StarCCM的计算结果一致。

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