含沙水在離心泵內(nèi)部流動(dòng)的特性研究.pdf

1、黃河流域有許多大型提灌工程，灌溉面積廣闊，對(duì)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(duì)離心泵的過(guò)流部件以及泵會(huì)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(gè)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(shí)出現(xiàn)穿孔，致使泵的揚(yáng)程、效率降低或出現(xiàn)振動(dòng)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(jì)算流體動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)Fluent數(shù)值模擬軟件對(duì)某雙吸離心泵進(jìn)行內(nèi)部流動(dòng)的數(shù)值模擬。應(yīng)用Pro/E軟件對(duì)離心泵內(nèi)部流道進(jìn)行三維實(shí)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(dòng)的數(shù)值模擬。分別模擬計(jì)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(gè)不同工況下離心泵葉輪內(nèi)部流動(dòng)的固液兩相流流場(chǎng);依據(jù)五個(gè)不同工況下模擬計(jì)算的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)分布，分析葉輪內(nèi)的流動(dòng)特性;分析工作介質(zhì)的變化對(duì)雙吸離心泵性能的影響;滑移系數(shù)的變化規(guī)律和對(duì)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(shí)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(duì)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(shí)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(shí)葉片進(jìn)口靠近吸力面出現(xiàn)漩渦，大流量時(shí)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(shí)葉片進(jìn)口磨損破壞位置與清水時(shí)相同。小流量含沙水時(shí)葉片進(jìn)口吸力面的磨損破壞為靠近前蓋板處由紊動(dòng)沖擊引起，靠近后蓋板處為汽蝕破壞;大流量時(shí)葉片進(jìn)口壓力面

5、的破壞為靠近前蓋板處由紊動(dòng)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(dòng)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(duì)漩渦強(qiáng)度也有一定的影響。
　　通過(guò)本課題對(duì)含沙水在離心泵內(nèi)部流動(dòng)的特性研究，可以幫助分析葉輪內(nèi)固液兩相流的流動(dòng)規(guī)律，主要探討含沙水對(duì)離心泵的特性影響，為以后引黃提灌泵的設(shè)計(jì)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(dòng)變化機(jī)理提供一定的依據(jù)，對(duì)于減小含