基于DPM的螺旋離心泵磨蝕特性分析.pdf

1、螺旋離心泵是將螺旋泵和離心泵結合起來形成的一種新型固液兩相流泵，廣泛應用于水利、礦山、化工、電力、土建、環(huán)保等工業(yè)部門，其獨特的葉輪結構充分發(fā)揮了兩者的優(yōu)點。相比于其他固液兩相流泵，螺旋離心泵具有無堵塞性能好、效率高、功率曲線平坦等優(yōu)點，現(xiàn)已成為輸送固液兩相介質(zhì)的關鍵設備。
　　固液兩相流中固體顆粒的存在及其對螺旋離心泵過流部件的磨蝕行為，導致螺旋離心泵在運行過程中存在效率低，噪聲大，過流部件使用壽命短等突出問題，造成設備和能源的

2、浪費。我國對固液兩相流泵的研究始于20世紀80年代初，與同類國外產(chǎn)品相比，國內(nèi)的固液兩相流泵效率低出5％～15%，泵的使用壽命低10%～50%。
　　目前國內(nèi)外針對固液兩相流泵的磨蝕研究主要采用Mixture雙流體模型和離散相模型，但這兩種模型均具有自身的局限性。Mixture雙流體模型主要從固相體積分布來判斷泵過流部件的磨蝕情況，但并不能定量的計算出磨蝕量；離散相模型不考慮粒子對連續(xù)流體運動的影響，所以只適用于固相體積分數(shù)不大于

3、10%的情況，且顆粒直徑通常選用等值分布方法。本文基于固液兩相三維湍流理論，結合計算流體動力學數(shù)值計算方法，針對不同工況的固液兩相流選用不同模型，定性分析了泵的磨損部位，定量計算出泵過流部件的磨損量，為改善螺旋離心泵的性能提供理論依據(jù)。
　　論文主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　1.基于離散相模型（DPM），分析了不同流量、不同顆粒密度及不同固相體積分數(shù)工況下螺旋離心泵葉片工作面的磨蝕規(guī)律及對應流場情況。
　　2.基于DP

4、M，分析了固相體積分數(shù)較低（10%-12%），顆粒直徑恒定工況下泵過流部件的壓力分布和速度分布。
　　3.將Euler模型與DPM相結合分析了固相體積分數(shù)巨大、非等粒徑分布工況下過流部件的磨蝕規(guī)律及磨蝕量，并與基于Mixture雙流體模型的顆粒體積分布進行對比分析，驗證了應用離散相模型模擬過流部件磨蝕規(guī)律的可行性。
　　4.定量分析螺旋離心泵輸送固液兩相介質(zhì)并發(fā)生磨蝕行為過程中內(nèi)流場的非定常流動特性，在蝸殼的中截面及隔舌位置