離心壓縮機(jī)葉輪內(nèi)湍流及沖蝕磨損特性研究.pdf

1、離心式壓縮機(jī)是石油化工產(chǎn)業(yè)中的核心設(shè)備，常使用在重工業(yè)地區(qū)，環(huán)境污染嚴(yán)重，空氣質(zhì)量差。旋轉(zhuǎn)葉輪工作在高速高溫高壓環(huán)境下，并且壓縮介質(zhì)中含有微小固體顆粒及腐蝕物質(zhì)，故葉輪失效的頻率較高，其中葉片是最容易失效的零件。固體顆粒對葉片的沖蝕磨損是葉輪失效的重要原因之一。因此，研究離心式壓縮機(jī)葉輪內(nèi)湍流流場及氣固兩相流對葉輪表面的沖擊磨損規(guī)律，對研究材料的磨損機(jī)理及指導(dǎo)零部件的再制造有重要意義。本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值模擬技術(shù)與實(shí)

2、驗(yàn)研究方法，結(jié)合對葉輪失效的調(diào)研，對離心式壓縮機(jī)葉輪內(nèi)湍流流場及沖蝕磨損特性進(jìn)行研究。
　　應(yīng)用粘性標(biāo)準(zhǔn)兩方程湍流模型、三維雷諾時(shí)均N-S方程，采用非定常數(shù)值模擬方法，研究了離心式壓縮機(jī)葉輪內(nèi)部的流場，對比分析了葉片壓力面和吸力面特性參數(shù)。研究結(jié)果表明，壓力面的絕對壓強(qiáng)大于相應(yīng)位置吸力面的壓強(qiáng)，最大絕對壓強(qiáng)位于壓力面后緣;最大相對速度位于葉片入口，長葉片吸力面有回流現(xiàn)象，短葉片對遏止回流有明顯作用;吸力面的湍流強(qiáng)度大于相同位置壓力

3、面的湍流強(qiáng)度，最大湍流強(qiáng)度位于吸力面前緣。
　　在葉輪內(nèi)部流場物理量已明確的基礎(chǔ)上，在葉輪入口放置固體顆粒，通過對氣固兩相流場中固相顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡的拉格朗日追蹤，應(yīng)用離散相流動(dòng)模型（固相）和塑性材料沖蝕磨損模型，利用正交模擬試驗(yàn)手段，采用數(shù)值模擬方法，研究了離心式壓縮機(jī)全流道內(nèi)氣固兩相流中固相顆粒對葉輪葉片的沖蝕磨損分布情況及磨損規(guī)律。研究結(jié)果表明，在離散相顆粒的三個(gè)幾何參數(shù)中，固體顆粒直徑的改變對葉片磨損的影響最大，質(zhì)量流量其次，

4、固體顆粒初速度的影響最小;葉輪中沖蝕磨損最嚴(yán)重的部位是葉片壓力面;固體顆粒對葉片壓力面的沖蝕磨損部位主要集中在葉片后緣根部，葉片中部也有一定程度的磨損。數(shù)值模擬的結(jié)果解釋了相關(guān)的實(shí)際失效情況，研究成果可應(yīng)用于抗沖蝕磨損葉輪的設(shè)計(jì)與修復(fù)。
　　采用沖蝕磨損試驗(yàn)裝置，研究固體顆粒沖蝕角度的變化對葉輪材料FV520B沖蝕磨損的影響，試驗(yàn)中保持粒徑(7μm)、沖蝕速度(180m/s)及沖蝕固體顆粒總質(zhì)量(100g)固定，沖蝕角度分別為12