含沙水在離心泵內(nèi)部流動的特性研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、黃河流域有許多大型提灌工程,灌溉面積廣闊,對發(fā)展農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮著巨大作用。由于雙吸離心泵運(yùn)行流量大、揚(yáng)程高、工作性能穩(wěn)定等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于引黃提灌工程中。由于黃河水流中存在大量的泥沙,泥沙對離心泵的過流部件以及泵會造成嚴(yán)重的磨損破壞,導(dǎo)致離心泵出水流量下降、揚(yáng)程和效率下降、能耗升高,嚴(yán)重影響離心泵的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。引黃提灌泵的主要磨損破壞部件為葉輪,葉輪的主要破壞位置為葉片進(jìn)口、出口以及個別葉片的中間位置,破壞的形式為劃痕、葉片厚度減

2、薄以及葉片材料脫落出現(xiàn)凹坑,嚴(yán)重時出現(xiàn)穿孔,致使泵的揚(yáng)程、效率降低或出現(xiàn)振動等現(xiàn)象,破壞維修工作量大,資源耗費(fèi)較高,嚴(yán)重阻礙了灌溉作業(yè)。
  本課題以計算流體動力學(xué)為基礎(chǔ),通過Fluent數(shù)值模擬軟件對某雙吸離心泵進(jìn)行內(nèi)部流動的數(shù)值模擬。應(yīng)用Pro/E軟件對離心泵內(nèi)部流道進(jìn)行三維實體建模,選用ICEM軟件進(jìn)行模型的網(wǎng)格劃分,利用Fluent軟件提供的SIMPLEC算法和標(biāo)準(zhǔn)的κ-ε湍流方程進(jìn)行離心泵內(nèi)部流動的數(shù)值模擬。分別模擬計算

3、了清水、含沙水下相同沙粒粒徑和不同體積分?jǐn)?shù)、不同粒徑和相同體積分?jǐn)?shù)等在五個不同工況下離心泵葉輪內(nèi)部流動的固液兩相流流場;依據(jù)五個不同工況下模擬計算的速度場和壓力場分布,分析葉輪內(nèi)的流動特性;分析工作介質(zhì)的變化對雙吸離心泵性能的影響;滑移系數(shù)的變化規(guī)律和對葉片的磨損機(jī)理;并得到以下主要結(jié)論:
  (1)清水和含沙水時的滑移系數(shù)隨著流量的增大而逐漸減小。含沙水中體積分?jǐn)?shù)是影響滑移系數(shù)的主要因素,隨著體積分?jǐn)?shù)的增大滑移系數(shù)迅速減小;粒徑

4、對滑移系數(shù)的影響較小,隨著粒徑的增大滑移系數(shù)也在緩慢減小。
  (2)清水時葉片進(jìn)口處的破壞主要是由于汽蝕的作用。葉片進(jìn)口處存在局部低壓,壓力值較低容易產(chǎn)生汽蝕;小流量時葉片進(jìn)口靠近吸力面出現(xiàn)漩渦,大流量時葉片進(jìn)口靠近壓力面出現(xiàn)漩渦,漩渦強(qiáng)度與流量有較大關(guān)系。
  (3)含沙水時葉片進(jìn)口磨損破壞位置與清水時相同。小流量含沙水時葉片進(jìn)口吸力面的磨損破壞為靠近前蓋板處由紊動沖擊引起,靠近后蓋板處為汽蝕破壞;大流量時葉片進(jìn)口壓力面

5、的破壞為靠近前蓋板處由紊動沖擊和汽蝕破壞的聯(lián)合作用。含沙水中沙粒的體積分?jǐn)?shù)是造成紊動沖擊幅度增大的主要因素,體積分?jǐn)?shù)越大葉片進(jìn)口的漩渦強(qiáng)度越大,沙粒粒徑對漩渦強(qiáng)度也有一定的影響。
  通過本課題對含沙水在離心泵內(nèi)部流動的特性研究,可以幫助分析葉輪內(nèi)固液兩相流的流動規(guī)律,主要探討含沙水對離心泵的特性影響,為以后引黃提灌泵的設(shè)計與改進(jìn)提供一定的依據(jù),改善葉輪的性能和進(jìn)一步深入研究離心泵內(nèi)部的含沙水流動變化機(jī)理提供一定的依據(jù),對于減小含

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