含沙水流中離心式水泵過流部件泥沙磨損的數(shù)值模擬.pdf

1、離心式水泵是一種通用水力機(jī)械，主要用于管道水力輸送。在含沙水流中其主要失效形式是葉輪的磨損。其內(nèi)部的固液兩相流情況一直是水泵設(shè)計(jì)人員十分關(guān)注的問題，因?yàn)楸脙?nèi)流動(dòng)的優(yōu)劣直接影響水泵的性能。離心泵的內(nèi)部流動(dòng)是很復(fù)雜的湍流流動(dòng)，同時(shí)由于受旋轉(zhuǎn)、葉片表面曲率和泥沙顆粒的影響，還拌有脫流、回流等流動(dòng)現(xiàn)象，是流體工程中較難的試驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算問題之一。 本課題從計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)出發(fā)，分析對(duì)比了湍流的幾種計(jì)算理論和方法，在對(duì)含沙水流中離心式水泵

2、過流表面磨損機(jī)理理解的基礎(chǔ)上，以YLB50-20水泵葉輪為例，根據(jù)κ-ε理論，選用Mixture模型，利用ProE軟件建立了水泵內(nèi)部過流通道的幾何模型，采用GAMBIT軟件貼體坐標(biāo)和四面體網(wǎng)格系統(tǒng)，生成計(jì)算網(wǎng)格系統(tǒng)，再利用Fluent進(jìn)行三維固液兩相湍流的數(shù)值模擬。 數(shù)值模擬以固液兩相流為介質(zhì)，使用Fluent提供的多相流模型，壓力修正使用SIMPLEC算法，通過對(duì)該模型設(shè)置不同的邊界條件后，利用標(biāo)準(zhǔn)κ-ε湍流方程對(duì)離心葉輪內(nèi)部

3、流動(dòng)情況進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算了清水流場、渾水流場下顆粒直徑相同和濃度不同、顆粒直徑不同和濃度相同等四個(gè)不同工況下離心泵葉輪內(nèi)部過流部件的三維固液多相湍流流場。根據(jù)四個(gè)不同工況下速度場和壓力場分布的計(jì)算結(jié)果，初步分析了該葉輪的內(nèi)部水力特性，比較了顆粒直徑和泥沙濃度對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，分析濃度、速度、壓力等流動(dòng)參數(shù)在泵內(nèi)的分布規(guī)律及其相互影響，分析了泵的磨損情況。 通過本課題的研究，對(duì)含沙水流中離心式水泵內(nèi)部進(jìn)行固液兩相流場模擬，可以幫