離心泵輸送大顆粒時固液兩相流場的數(shù)值計算.pdf

1、固液兩相流離心泵在實際應(yīng)用中由于其輸送介質(zhì)存在固體顆粒導(dǎo)致離心泵運行時效率低，而存在的顆粒磨損問題會導(dǎo)致離心泵運行可靠性差。目前關(guān)于固液兩相流泵的研究雖然較多，但是由于固相顆粒參數(shù)的不同，加上離心泵內(nèi)部流道以及兩相湍流的復(fù)雜性，使得固相顆粒運動規(guī)律、離心泵磨損機理至今還不能很好地被揭示。因此對固液兩相流泵的內(nèi)部流動進行深入研究，為設(shè)計出可靠性高、運行效率高、磨損性能好的泵提供理論參考非常必要。
　　本文以一臺M196-100固液兩

2、相流離心泵為研究對象，分析其在輸送大顆粒過程中顆粒在流場中主要受力，根據(jù)計算中需要考慮的體積力，確定顆粒運動方程。應(yīng)用離散相模型（DPM）及RNG k-ε湍流模型對固液兩相流場進行數(shù)值計算，分析離心泵內(nèi)部流動特性以及各過流部件的磨損性能，以下為主要的研究內(nèi)容及結(jié)果：
　　1.對離心泵流道利用Pro/E軟件進行三維建模，然后使用Gambit對流道模型進行網(wǎng)格劃分，最后利用CFD軟件Fluent對離心泵進行了單相清水介質(zhì)的數(shù)值計算，并

3、將得到水力揚程、效率的結(jié)果與實驗揚程、效率對比，通過數(shù)值結(jié)果與實驗值的對比，驗證了計算模型在數(shù)值模擬中的可靠性；
　　2.為研究隨著顆粒直徑增大，顆粒的體積效應(yīng)增大時附加質(zhì)量力對離心泵內(nèi)部兩相流場以及顆粒運動規(guī)律的影響，對不同直徑的顆粒，針對引入附加質(zhì)量力與不引入附加質(zhì)量力兩種方案，對固液兩相流泵進行非定常數(shù)值計算，對比兩種方案下泵內(nèi)部流場以及固相運動規(guī)律的變化情況，得到需要考慮附加質(zhì)量力的顆粒直徑。顆粒直徑大于5mm后，附加質(zhì)量

4、力對顆粒運動速度、顆粒雷諾數(shù)和兩相滑移速度都產(chǎn)生了影響。
　　3.針對需考慮附加質(zhì)量力的顆粒，對離心泵內(nèi)固液兩相非定常流動進行計算，獲得不同顆粒直徑、顆粒體積分數(shù)以及不同體積流量的數(shù)值模擬結(jié)果，研究不同工況下內(nèi)部流動特性以及各過流部件磨損速率隨固相參數(shù)的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明葉輪和蝸殼內(nèi)離散相濃度分布隨直徑增大的變化規(guī)律不同，葉輪流道內(nèi)離散相濃度隨直徑增大而增大，蝸殼流道離散相濃度隨直徑增大減小。固液兩相流泵葉輪流道磨損比蝸殼流道