噴灌自吸泵自吸過程氣液兩相流動的數(shù)值模擬研究.pdf

1、自吸泵是利用泵的特殊結(jié)構(gòu)及氣液混合原理實(shí)現(xiàn)抽吸氣體的一種特殊的離心泵，具有性能可靠，使用方便等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)排灌、建筑工程、礦山排水等領(lǐng)域。由于自吸過程中的氣液兩相流動十分復(fù)雜，影響自吸泵自吸性能的科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)尚未解決，目前還沒有形成完整的自吸泵內(nèi)部流動機(jī)理，我國自吸泵設(shè)計(jì)基本上仍停留在半理論半經(jīng)驗(yàn)階段。噴灌自吸泵自吸過程是一個(gè)非常復(fù)雜的瞬態(tài)氣液兩相流動過程，自吸過程中氣水混合及分離效果的好壞，是決定自吸泵自吸性能的關(guān)鍵。<

2、br>　　 本文結(jié)合噴灌自吸泵自吸過程試驗(yàn)，通過對自吸過程進(jìn)行數(shù)值模擬，提出了自吸泵氣液兩相流動數(shù)值模擬方法，初步揭示了自吸泵自吸過程內(nèi)部流動規(guī)律。本文主要研究工作及研究成果如下:
　　 1.選用65ZB-40C外混式噴灌自吸泵作為研究對象，對自吸泵進(jìn)行三維造型、網(wǎng)格劃分及定常數(shù)值計(jì)算，將定常計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。
　　 2.利用CFD軟件的UDF功能，加載試驗(yàn)所得啟動過程中葉輪的轉(zhuǎn)速變

3、化曲線及泵出口壓力變化曲線，模擬了啟動過程中氣液混合現(xiàn)象及氣液分離現(xiàn)象。獲得了氣液分離室進(jìn)口、回流孔、蝸殼各斷面及葉輪內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)的含氣率變化曲線。結(jié)果表明，葉輪外緣出現(xiàn)了明顯的氣液混合層，氣液分離室進(jìn)口回流現(xiàn)象明顯;啟動過程初期泵運(yùn)行的不穩(wěn)定，使氣液分離室進(jìn)口及蝸殼隔舌處含氣率出現(xiàn)明顯的振蕩，氣泡在葉輪中不斷地生成及潰滅是造成葉輪上監(jiān)測點(diǎn)含氣率振蕩的原因。
　　 3.使用UDF功能，加載泵進(jìn)口速度變化曲線，結(jié)合滑移網(wǎng)格技術(shù)，對自吸

4、泵自吸瞬態(tài)過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。將葉輪劃分為8個(gè)區(qū)域，將蝸殼劃分為10個(gè)斷面并設(shè)定監(jiān)測點(diǎn)，展示了自吸過程中自吸泵葉輪各區(qū)域、蝸殼各斷面監(jiān)測點(diǎn)及其它關(guān)鍵監(jiān)測面的壓力、體積含氣率及速度的變化過程。結(jié)果表明，在自吸初期和末期，泵內(nèi)部多數(shù)區(qū)域壓力和體積含氣率存在著一個(gè)迅速變化過程，葉輪進(jìn)口、蝸殼各斷面、回流孔及氣液分離室進(jìn)口處的速度在自吸初期存在振蕩，表現(xiàn)出明顯的瞬態(tài)效應(yīng)。
　　 4.從內(nèi)部流態(tài)、葉輪做功和能量耗散三方面分析模擬結(jié)果，展示