渣漿泵內部流場有限元與離散元仿真分析.pdf

1、渣漿泵是近年來由于物料運輸顆粒較大而進化出的一種效率較高、性能相對較強的離心泵。渣漿泵廣泛用于礦山，電力、冶金、煤炭、環(huán)保等行業(yè)輸送含有固體顆粒的漿體。渣漿泵在國民生產中應用廣泛、實用性強，在水力輸送方面發(fā)揮了不可替代的作用。目前離心式渣漿泵的設計是按照清水泵理論設計的，由于設計工況介質與實際操作介質物性差別很大，使得渣漿泵在實際運用中的揚程低于設計揚程、效率偏低、磨損嚴重、壽命較短，導致渣漿泵的實際性能無法滿足生產需求。近年來，隨著計

2、算機和CFD技術的發(fā)展，研究人員將數值模擬技術很好的應用到了兩相流泵的流場研究中，通過數值計算得到了許多非常有價值的流體流動規(guī)律，為渣漿泵的優(yōu)化設計提供了有效的參考依據，同時在很大程度上節(jié)約了實驗成本、縮短了實驗周期。但由于兩相流介質的復雜性、多邊性，使得當前的數值計算很難找到一個準確的數學模型進行仿真分析，數值仿真計算仍需要更多學者投入更多的研究。
　　 論文主要的研究內容和成果如下:
　　 1、根據渣漿泵的結構特點以

3、及內部流場特征，使用Pro/E的三維造型功能，參照木模圖分別對進口管，葉輪和蝸殼進行了三維實體造型。
　　 2、采用目前非常流行的專用CFD前處理器ICEM軟件對離心式渣漿泵流道進行結構網格劃分，并對網格進行了無關性驗證。
　　 3、采用標準k-ε模型來封閉求解N-S方程。對封閉的方程組進行數值求解，采用有限體積法進行離散，壓力修正使用SIMPLE算法，利用FLUENT軟件對渣漿泵進行了的數值模擬，結果如下:
　　

4、 1)運用流體動力學分析方法對離心式渣漿泵進行流場數值模擬，討論漿體物性對壓力場的影響;
　　 2)在非定常情況下分析了顆粒粒徑及初始濃度對葉輪和蝸殼速度場的影響;
　　 3)分析了固體顆粒物性對渣漿泵效率與揚程的影響。
　　 4、結合離散元原理，采用EDEM-Fluent耦合方法，對渣漿泵內部兩相流流動進行仿真分析。結果如下:
　　 1)分析了不同粒徑顆粒在耦合中的受力情況，并研究了渣漿泵壁面在運動中