HyperMesh在发动机水泵CFD分析中的应用

摘要：本文对某发动机水泵进行CFD分析，主要介绍了HyperMesh在CFD分析中针对复杂薄壁流体边界层及网格的划分过程。
关键词：发动机 水泵 HyperMesh 边界层

1 概述

目前通用的流体网格划分工具在针对复杂薄壁结构时，往往无法生成质量较好的网格，边界层也无法达到要求，且网格数量巨大，对计算进行速度及计算结果影响较大。而现在HyperMesh可以很好的解决此类问题，生成质量好，边界层数多，数量少（约少70%）的流体网格，可以更好地解决工程问题，大大提高效率及计算精度。

2 有限元模型建立

此网格划分难点在与水泵叶轮需要生成包络体将叶轮包围在内，形成一个封闭的腔，由于叶轮与水泵壳体之间的间距很小，在叶轮与包络体、包络体与壳体之间的间距更小，这样对边界层的生成将非常困难。

首先用pro/e画出水泵数模，保存成iges格式后导入HyperMesh。先做出水泵叶轮的包络体，之后划分面网格，叶轮与包络体网格尺寸为2mm，水泵壳体与水泵进出口网格尺寸为3mm。

第一步生成叶轮与包络体腔的体网格，选择工程应用中的CFD选项进入CFD界面中，定义wall，边界层设定为2层，第一层为0.4mm，第二层为0.5mm ，从图3上可以看出边界层质量很好。

第二步生成包络体与壳体腔的体网格，步骤与第一步相同，边界层也为2层，只需要定义in/outlet。

从图5上可以看出在叶轮与包络体生成4层边界层、包络体与壳体之间生成2层边界层，边界层质量很好，且网格数量少，一共134783，大大节省了计算时间。

3 计算结果图

4 分析与结论

从上图可以看出，水泵压损为4kPa，水流流速顺畅，沿程缓和，叶轮处流速高，泵水有力，没有死区及流动分离现象，通过计算得出扬程为18.6m，与试验数据相吻合。

通过使用HyperMesh对水泵体网格进行划分，相比较其它流体网格划分工具，可以生成质量更好的边界层，且层数多，网格也大大减少，提高计算精度，缩短开发周期，为优化设计提供理论依据。

5 参考文献
[1]HyperMesh User’Manual，Meshing，3 - D Elements:CFD Mesh - HM