含沙水在離心泵內部流動的特性研究.pdf

1、黃河流域有許多大型提灌工程，灌溉面積廣闊，對發(fā)展農牧業(yè)生產發(fā)揮著巨大作用。由于雙吸離心泵運行流量大、揚程高、工作性能穩(wěn)定等特點，被廣泛應用于引黃提灌工程中。由于黃河水流中存在大量的泥沙，泥沙對離心泵的過流部件以及泵會造成嚴重的磨損破壞，導致離心泵出水流量下降、揚程和效率下降、能耗升高，嚴重影響離心泵的安全和穩(wěn)定運行。引黃提灌泵的主要磨損破壞部件為葉輪，葉輪的主要破壞位置為葉片進口、出口以及個別葉片的中間位置，破壞的形式為劃痕、葉片厚度減

2、薄以及葉片材料脫落出現(xiàn)凹坑，嚴重時出現(xiàn)穿孔，致使泵的揚程、效率降低或出現(xiàn)振動等現(xiàn)象，破壞維修工作量大，資源耗費較高，嚴重阻礙了灌溉作業(yè)。
　　本課題以計算流體動力學為基礎，通過Fluent數(shù)值模擬軟件對某雙吸離心泵進行內部流動的數(shù)值模擬。應用Pro/E軟件對離心泵內部流道進行三維實體建模，選用ICEM軟件進行模型的網(wǎng)格劃分，利用Fluent軟件提供的SIMPLEC算法和標準的κ-ε湍流方程進行離心泵內部流動的數(shù)值模擬。分別模擬計算

3、了清水、含沙水下相同沙粒粒徑和不同體積分數(shù)、不同粒徑和相同體積分數(shù)等在五個不同工況下離心泵葉輪內部流動的固液兩相流流場;依據(jù)五個不同工況下模擬計算的速度場和壓力場分布，分析葉輪內的流動特性;分析工作介質的變化對雙吸離心泵性能的影響;滑移系數(shù)的變化規(guī)律和對葉片的磨損機理;并得到以下主要結論:
　　(1)清水和含沙水時的滑移系數(shù)隨著流量的增大而逐漸減小。含沙水中體積分數(shù)是影響滑移系數(shù)的主要因素，隨著體積分數(shù)的增大滑移系數(shù)迅速減小;粒徑

4、對滑移系數(shù)的影響較小，隨著粒徑的增大滑移系數(shù)也在緩慢減小。
　　(2)清水時葉片進口處的破壞主要是由于汽蝕的作用。葉片進口處存在局部低壓，壓力值較低容易產生汽蝕;小流量時葉片進口靠近吸力面出現(xiàn)漩渦，大流量時葉片進口靠近壓力面出現(xiàn)漩渦，漩渦強度與流量有較大關系。
　　(3)含沙水時葉片進口磨損破壞位置與清水時相同。小流量含沙水時葉片進口吸力面的磨損破壞為靠近前蓋板處由紊動沖擊引起，靠近后蓋板處為汽蝕破壞;大流量時葉片進口壓力面

5、的破壞為靠近前蓋板處由紊動沖擊和汽蝕破壞的聯(lián)合作用。含沙水中沙粒的體積分數(shù)是造成紊動沖擊幅度增大的主要因素，體積分數(shù)越大葉片進口的漩渦強度越大，沙粒粒徑對漩渦強度也有一定的影響。
　　通過本課題對含沙水在離心泵內部流動的特性研究，可以幫助分析葉輪內固液兩相流的流動規(guī)律，主要探討含沙水對離心泵的特性影響，為以后引黃提灌泵的設計與改進提供一定的依據(jù)，改善葉輪的性能和進一步深入研究離心泵內部的含沙水流動變化機理提供一定的依據(jù)，對于減小含