導(dǎo)葉式離心泵內(nèi)固液兩相過渡過程的數(shù)值研究.pdf

1、離心泵實際應(yīng)用中，隨著閥門開度的變化，其流量瞬時增加或減小，其外特性和內(nèi)部流動都體現(xiàn)出顯著的瞬態(tài)特性。采用穩(wěn)態(tài)評估方法去預(yù)測泵的瞬態(tài)特性會有較大誤差，因此了解其瞬態(tài)內(nèi)流狀態(tài)進而預(yù)測其瞬態(tài)條件下的特性、了解流量突增過程的流體動力學(xué)特性很有必要。目前對固液兩相流條件下離心泵變工況過渡過程的流動特性研究較少，對離心泵內(nèi)固液兩相過渡過程進行研究具有一定的意義。
　　本文以徑向?qū)~式離心泵為研究對象，對全流道進行結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，采用標準 k

2、-ε湍流模型和Mixture多相流模型，通過5種方案的定常數(shù)值計算，得到了不同固相濃度對應(yīng)的模型泵的內(nèi)部流動特性、外特性以及泵內(nèi)的水力損失。
　　結(jié)果分析表明：導(dǎo)葉式離心泵的揚程、效率隨著本文采用固相濃度的增大而升高，在固相濃度 Cv為0.05到0.2之間，揚程和效率的變化范圍較小；固相濃度的增加使得流道內(nèi)壓力及固相體積分數(shù)整體增大；葉輪內(nèi)的水力損失與固相濃度成正比例關(guān)系，蝸殼內(nèi)的水力損失與固相濃度成反比例關(guān)系；隨著固相濃度增大，

3、葉輪的徑向力逐漸增大。
　　通過用戶自定義函數(shù)(User Defined Function，UDF)實現(xiàn)泵進口流量的自動更新，采用分離渦湍流模型(Detached Eddy Simulation，DES)，通過改變固相濃度設(shè)計出5種計算方案，對其在轉(zhuǎn)速恒定、流量線性瞬時增加的過渡過程進行了非定常數(shù)值計算，得到了清水和固液兩相流過渡過程的外特性、內(nèi)部流動特性、各部件水力損失以及監(jiān)測點的壓力脈動。
　　結(jié)果分析表明：在過渡過程中

4、，泵的揚程、效率、功率和進出口壓力呈現(xiàn)瞬態(tài)的曲線波動變化，隨時間逐漸增加，最后趨于周期波動；不同介質(zhì)的過渡過程中泵的外特性有一定的區(qū)別。泵內(nèi)的流動狀態(tài)和流道內(nèi)的固相體積分數(shù)隨時間的變化發(fā)生了一定的變化；流道內(nèi)出現(xiàn)了流動分離，產(chǎn)生了明顯的漩渦，漩渦的大小和數(shù)量隨時間變化；隨著固相濃度的變化，泵內(nèi)流動狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)的變化，固相顆粒的加入加快了渦的演化速度，不同濃度對應(yīng)的流道內(nèi)產(chǎn)生的漩渦數(shù)量和位置不同。各過流部件的水力損失隨時間逐漸變化，固相濃