螺旋離心泵內(nèi)固液兩相非定常流動的數(shù)值計算與分析.pdf

1、螺旋離心泵是一種具有極好的無堵塞、無纏繞與損傷少的新型雜質(zhì)泵。它在污水的排放以及食品、造紙等工業(yè)部門已得到了廣泛的應(yīng)用。螺旋離心泵和一般離心泵的主要區(qū)別在于裝有螺旋離心葉輪，葉輪進(jìn)口部分為螺旋葉片，出口部分近似于混流葉片，螺旋部分有容積泵的作用，離心部分將葉輪能量在蝸殼內(nèi)轉(zhuǎn)化成輸送介質(zhì)向外的壓力能，其獨特的結(jié)構(gòu)使其具有螺旋泵和離心泵的雙重優(yōu)點。
　　 目前螺旋離心泵兩相流的數(shù)值模擬大多采用定常的數(shù)值模擬，雖然能在一定程度上能反應(yīng)

2、其內(nèi)部流場的特性，但它沒有較真實地反映螺旋離心泵內(nèi)部的復(fù)雜流動情況，造成分析內(nèi)特性時不夠精確，進(jìn)而對提高螺旋離心泵的外特性方面產(chǎn)生了不利的影響，本課題擬對螺旋離心泵內(nèi)的固液兩相流進(jìn)行非定常的數(shù)值計算，從而得到比較反映物理真實的螺旋離心泵內(nèi)部固液兩相流流場的特性，為提高其性能提供理論依據(jù)和參考。
　　 本課題的主要研究內(nèi)容如下：
　　 1、根據(jù)螺旋離心泵的結(jié)構(gòu)特點以及其內(nèi)部兩相流場特點，忽略輪轂與后蓋板間的間隙流動，對螺旋

3、離心泵流動區(qū)域進(jìn)行了簡化，并將其劃分為進(jìn)口區(qū)域、葉輪旋轉(zhuǎn)區(qū)域和蝸殼三個區(qū)域；
　　 2、利用PRO/E對150×100LN-32型螺旋離心泵進(jìn)行三維實體建模，利用ICEM對三個流動區(qū)域分別進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，再分別導(dǎo)入FLUENT進(jìn)行合并；
　　 3、利用FLUENT軟件對150×100LN-32型螺旋離心泵進(jìn)行了非定常數(shù)值模擬，對其外特性跟內(nèi)流場進(jìn)行了分析，獲得了螺旋離心泵外特性與內(nèi)流場隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)在不同時刻下的變化規(guī)律

4、；
　　 4、利用FLUENT軟件對150×100LN-32型螺旋離心泵在5種不同流量、5種不同固相體積濃度下的內(nèi)部多相流流場進(jìn)行了數(shù)值模擬與分析，獲得了不同流量和不同固相體積濃度對其外特性跟內(nèi)流場(壓力、速度、流線)的影響。
　　 本課題的創(chuàng)新點如下：
　　 1、對150×100LN-32型螺旋離心泵內(nèi)部多相流進(jìn)行了深入的研究，提出采用Mixture多相流模型、標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型以及滑移網(wǎng)格技術(shù)對螺旋離心泵內(nèi)部

5、流場進(jìn)行了非定常數(shù)值模擬的方法；
　　 2、通過設(shè)置監(jiān)測點方法獲得了螺旋離心泵的壓力脈動特性以及軸向力、徑向力等誘導(dǎo)力特性。
　　 本課題的結(jié)論如下：
　　 1、通過對清水介質(zhì)在額定工況下一個周期的非定常數(shù)值計算，得出效率、揚程、軸向力、徑向力隨葉輪相位角變化的波動規(guī)律以及蝸殼中截面壓力和流道軸截面流線隨葉輪的旋轉(zhuǎn)在不同時刻的變化規(guī)律；
　　 2、通過對含沙水在不同流量下一個周期的非定常計算，得出蝸殼出口

6、面壓力、葉輪所受軸向力、徑向力以及扭矩隨流量的改變在一個周期內(nèi)的波動規(guī)律，并且分析了葉片工作面、背面、蝸殼中截面的壓力以及固相體積濃度在不同流量下不同時刻的變化規(guī)律；
　　 3、通過對含沙水在不同固相體積濃度下一個周期的非定常計算，得出了蝸殼出口面壓力、葉輪所受徑向力、軸向力、扭矩以及蝸殼壁面監(jiān)測點隨固相體積濃度的改變在一個周期內(nèi)的波動規(guī)律，并且分析了葉片工作面、背面、蝸殼中截面的壓力、速度、固相體積濃度分布以及軸截面流線在不同