單級雙吸式離心泵在輸送含沙水流下的流動(dòng)與磨損特性研究.pdf

1、單級雙吸式離心泵流量較大且便于維修，其葉輪的對稱結(jié)構(gòu)幾乎不產(chǎn)生軸向力，因此被廣泛應(yīng)用于“引黃灌溉”和“南水北調(diào)”等重大項(xiàng)目。為便于和實(shí)際磨損情況作對比研究，本文以一臺80SH-9.3的單級雙吸式離心泵為模型，分析研究了模型泵在含沙水流下的流動(dòng)與磨損特性。
　　基于計(jì)算流體力學(xué)中的歐拉-歐拉模型和歐拉-拉格朗日模型，結(jié)合三種理論磨損模型（顆粒摩擦和碰撞模型、Finnie沖蝕磨損模型、離散相沖擊磨損模型），對單級雙吸式離心泵內(nèi)定常流動(dòng)

2、的固液兩相流進(jìn)行三維數(shù)值計(jì)算。由于輸送介質(zhì)的速度對泵內(nèi)磨損影響較大，而吸入室內(nèi)含沙水流速度相對較低，所以本研究重點(diǎn)分析了含沙水流下單級雙吸式離心泵葉輪及壓水室內(nèi)部流動(dòng)與磨損特性。主要研究了模型泵采用混合相模型和離散相模型時(shí):外特性以及葉輪和壓水室內(nèi)部的流場與磨損特性在不同流量(0.8qv、 qv、1.2qv)、固相濃度(2％、5％、10％)及粒徑(0.019mm、0.036mm、0.076mm)時(shí)的變化規(guī)律，結(jié)合理論公式對含沙水流對模型

3、泵的磨損做了定量化分析研究。得出如下結(jié)論:
　　1、混合相模型不能直接預(yù)測出磨損強(qiáng)度分布規(guī)律，但計(jì)算時(shí)間短且數(shù)據(jù)易收斂;而離散相模型可以直接定量化預(yù)測磨損強(qiáng)度分布規(guī)律，但計(jì)算周期較長且數(shù)據(jù)不易收斂;外特性預(yù)測方面:采用混合相模型計(jì)算的數(shù)據(jù)與清水外特性十分接近，且隨著流量、固相濃度和粒徑的變化幅度很小，與實(shí)際情況不符，而采用離散相模型計(jì)算的外特性數(shù)據(jù)更具參考性;
　　2、采用混合相模型計(jì)算時(shí)，葉片摩擦磨損強(qiáng)度從進(jìn)口至出口呈現(xiàn)先

4、增大后減小，又逐漸增大的趨勢;葉片碰撞磨損強(qiáng)度從進(jìn)口沿著葉片不斷增大;在葉片入口和出口處工作面摩擦磨損強(qiáng)度大于背面，其余位置背面摩擦磨損強(qiáng)度大于工作面;整個(gè)葉片上摩擦磨損強(qiáng)度遠(yuǎn)大于碰撞磨損強(qiáng)度;壓水室隔舌附近摩擦磨損強(qiáng)度和碰撞磨損強(qiáng)度最大。流量增大時(shí):葉片摩擦磨損強(qiáng)度逐漸增加，而碰撞磨損強(qiáng)度則在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)最小;壓水室碰撞磨損強(qiáng)度在不同流量下相等，而摩擦磨損強(qiáng)度則在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)最小;固相濃度和粒徑增大時(shí)，葉片和壓水室的摩擦磨損強(qiáng)度和碰撞磨損

5、強(qiáng)度逐漸增加;
　　3、采用離散相模型計(jì)算時(shí)，葉片進(jìn)口及出口磨損強(qiáng)度最高，工作面的磨損強(qiáng)度整體高于背面;輪轂面的磨損區(qū)域及強(qiáng)度在各流道內(nèi)分布基本一致，主要集中在葉輪進(jìn)口及靠近葉片背面一側(cè);從隔舌沿著壓水室外壁面至泵出口均有不同程度的磨損，而隔舌處的磨損強(qiáng)度最高。相應(yīng)位置處的磨損強(qiáng)度隨著流量增大逐漸減弱，而隨著固相濃度和粒徑增大時(shí)逐漸增強(qiáng);
　　4、采用混合相模型，結(jié)合基于顆粒摩擦和碰撞磨損模型，更能說明模型泵在含沙水流下的流