1998年，乡村歌手菲丝希尔演唱了这个吻，说当她坠入爱河时，她似乎正在经历一种离心运动。我们猜测，要么她其实是想尽快和男主角分手，要么她不幸把离心和向心搞混了。我们必须原谅这首20年前的经典歌曲——中的一个错误。毕竟比起歌词创作，对于各种工业零部件的设计，更重要的是知道离心力的作用，比如汽车中的离心泵3354。
什么是离心泵？
在旋转参照系中，离心力是一种惯性力，作用在绕其旋转轴运动的物体上，使物体远离自己的旋转轴。想象一下游乐园里的旋转游乐设施，加速时能把你甩到墙上。(向心力是指物体做圆周运动时，指向圆心的力使物体向内加速。)
如果菲丝希尔把歌词中的离心运动(右)改成向心运动(左)，这首歌就更合理了。
离心泵利用离心运动将旋转能转化为流体动力能来输送流体。离心泵在许多行业和应用中是常见的，例如真空吸尘器和水泵、污水泵和气泵。
离心泵的基本运行过程包括三个阶段：
流体进入泵壳并通过叶轮叶片。
流体通过叶轮进入扩压器，同时速度和压力增加。
扩散器减缓了流体流动速度，但是压力保持增加。
典型离心泵。图片由伯纳德扬塞提供。由CC BY-SA 3.0授权，并通过Wikimedia Commons共享。
COMSOL软件中离心泵的仿真
用搅拌器模块附在CFD模块和COMSOL Multiphysics软件，可以对离心泵进行建模和运行分析。离心泵教学模型清晰地演示了如何使用冻结转子近似来建立旋转机械的仿真。
本例中使用的离心泵为半开式叶轮，由七个叶片和一个螺旋蜗壳组成。叶轮外径10 cm，这是汽车产品的标准尺寸。为了分析各种泵配置，这种几何形状是高度参数化的。
离心泵的几何模型。
通过逐步指导，教学模型演示了各种实际建模操作，包括：
在旋转域和非旋转域之间划分几何体
用参数分析法计算水泵特性曲线
挤出格栅、入口通道和出口通道
用高参数化定义几何图形
几何特征移除
基于的专业离心泵建模功能
COMSOL软件中的冻结转子功能是一个利器用于分析离心泵和其他类型的涡轮机。转子冻结近似的基本功能是在指定位置冻结转子运动，以便用户在固定位置研究转子流场。
冻结转子由纳维尔-斯托克斯方程和连续性方程近似控制，可以节省计算时间和资源。常见的离心泵模型需要使用动态网格，这往往需要花费大量的时间来模拟创业混合器从静态切换到基本混合模式的阶段。转子冻结法假设泵的叶片相对于叶轮是冻结的，离心力可以施加到周围。它还可以计算抽油井的准稳态条件。近似值可以作为完全模拟的初始条件，从而计算出一段时间内的最终解。
的特殊CFD功能可以帮助用户更轻松地解决复杂的离心泵模型。
在COMSOL软件中，还可以使用代数多重网格(AMG)方法求解具有详细复杂的大型几何结构的CFD模型。这种方法不需要使用不同级别的网格(实际上只需要一个网格)。该函数可以为具有极高计算成本的非线性模型提供稳健的解决方案。
查看模拟结果
模拟完成后，您可以在离心泵的入口和出口绘制质量流量计探头。在这个例子中，入口和出口的值相等，这表明我们在这个质量守恒中没有观察到任何可能的数值误差。近乎完美的质量守恒表明数值误差应该是s
通过观察下图中压力和速度的分布可以看出，从入口到泵蜗壳的径向上，压力上升，速度反复变化。
方程的解可以生成泵的性能曲线。该曲线是确定离心泵设计是否适合特定产品应用的关键标准。泵的最佳配置实现了三个主要目标：
最高效率
延年益寿
降低运营成本
使用此模型时，您可能希望修改泵设计并运行形状优化研究。欢迎在下面留下评论，与我们分享你的进步和成果！
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