單級雙吸式離心泵在輸送含沙水流下的流動與磨損特性研究.pdf

1、單級雙吸式離心泵流量較大且便于維修，其葉輪的對稱結(jié)構(gòu)幾乎不產(chǎn)生軸向力，因此被廣泛應用于“引黃灌溉”和“南水北調(diào)”等重大項目。為便于和實際磨損情況作對比研究，本文以一臺80SH-9.3的單級雙吸式離心泵為模型，分析研究了模型泵在含沙水流下的流動與磨損特性。
　　基于計算流體力學中的歐拉-歐拉模型和歐拉-拉格朗日模型，結(jié)合三種理論磨損模型（顆粒摩擦和碰撞模型、Finnie沖蝕磨損模型、離散相沖擊磨損模型），對單級雙吸式離心泵內(nèi)定常流動

2、的固液兩相流進行三維數(shù)值計算。由于輸送介質(zhì)的速度對泵內(nèi)磨損影響較大，而吸入室內(nèi)含沙水流速度相對較低，所以本研究重點分析了含沙水流下單級雙吸式離心泵葉輪及壓水室內(nèi)部流動與磨損特性。主要研究了模型泵采用混合相模型和離散相模型時:外特性以及葉輪和壓水室內(nèi)部的流場與磨損特性在不同流量(0.8qv、 qv、1.2qv)、固相濃度(2％、5％、10％)及粒徑(0.019mm、0.036mm、0.076mm)時的變化規(guī)律，結(jié)合理論公式對含沙水流對模型

3、泵的磨損做了定量化分析研究。得出如下結(jié)論:
　　1、混合相模型不能直接預測出磨損強度分布規(guī)律，但計算時間短且數(shù)據(jù)易收斂;而離散相模型可以直接定量化預測磨損強度分布規(guī)律，但計算周期較長且數(shù)據(jù)不易收斂;外特性預測方面:采用混合相模型計算的數(shù)據(jù)與清水外特性十分接近，且隨著流量、固相濃度和粒徑的變化幅度很小，與實際情況不符，而采用離散相模型計算的外特性數(shù)據(jù)更具參考性;
　　2、采用混合相模型計算時，葉片摩擦磨損強度從進口至出口呈現(xiàn)先

4、增大后減小，又逐漸增大的趨勢;葉片碰撞磨損強度從進口沿著葉片不斷增大;在葉片入口和出口處工作面摩擦磨損強度大于背面，其余位置背面摩擦磨損強度大于工作面;整個葉片上摩擦磨損強度遠大于碰撞磨損強度;壓水室隔舌附近摩擦磨損強度和碰撞磨損強度最大。流量增大時:葉片摩擦磨損強度逐漸增加，而碰撞磨損強度則在設(shè)計工況點最小;壓水室碰撞磨損強度在不同流量下相等，而摩擦磨損強度則在設(shè)計工況點最小;固相濃度和粒徑增大時，葉片和壓水室的摩擦磨損強度和碰撞磨損

5、強度逐漸增加;
　　3、采用離散相模型計算時，葉片進口及出口磨損強度最高，工作面的磨損強度整體高于背面;輪轂面的磨損區(qū)域及強度在各流道內(nèi)分布基本一致，主要集中在葉輪進口及靠近葉片背面一側(cè);從隔舌沿著壓水室外壁面至泵出口均有不同程度的磨損，而隔舌處的磨損強度最高。相應位置處的磨損強度隨著流量增大逐漸減弱，而隨著固相濃度和粒徑增大時逐漸增強;
　　4、采用混合相模型，結(jié)合基于顆粒摩擦和碰撞磨損模型，更能說明模型泵在含沙水流下的流