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(shí)際應(yīng)用中，隨著閥門開度的變化，其流量瞬時(shí)增加或減小，其外特性和內(nèi)部流動(dòng)都體現(xiàn)出顯著的瞬態(tài)特性。采用穩(wěn)態(tài)評(píng)估方法去預(yù)測泵的瞬態(tài)特性會(huì)有較大誤差，因此了解其瞬態(tài)內(nèi)流狀態(tài)進(jìn)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(dòng)力學(xué)特性很有必要。目前對(duì)固液兩相流條件下離心泵變工況過渡過程的流動(dòng)特性研究較少，對(duì)離心泵內(nèi)固液兩相過渡過程進(jìn)行研究具有一定的意義。
　　本文以徑向?qū)~式離心泵為研究對(duì)象，對(duì)全流道進(jìn)行結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，采用標(biāo)準(zhǔn) 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(jì)算，得到了不同固相濃度對(duì)應(yīng)的模型泵的內(nèi)部流動(dòng)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(yáng)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(yáng)程和效率的變化范圍較?。还滔酀舛鹊脑黾邮沟昧鞯纼?nèi)壓力及固相體積分?jǐn)?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(shí)現(xiàn)泵進(jìn)口流量的自動(dòng)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(jì)出5種計(jì)算方案，對(duì)其在轉(zhuǎn)速恒定、流量線性瞬時(shí)增加的過渡過程進(jìn)行了非定常數(shù)值計(jì)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(dòng)特性、各部件水力損失以及監(jiān)測點(diǎn)的壓力脈動(dòng)。
　　結(jié)果分析表明：在過渡過程中

4、，泵的揚(yáng)程、效率、功率和進(jìn)出口壓力呈現(xiàn)瞬態(tài)的曲線波動(dòng)變化，隨時(shí)間逐漸增加，最后趨于周期波動(dòng)；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(dòng)狀態(tài)和流道內(nèi)的固相體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化發(fā)生了一定的變化；流道內(nèi)出現(xiàn)了流動(dòng)分離，產(chǎn)生了明顯的漩渦，漩渦的大小和數(shù)量隨時(shí)間變化；隨著固相濃度的變化，泵內(nèi)流動(dòng)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(duì)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(shí)間逐漸變化，固相濃