離心泵內(nèi)鹽析液固兩相流動的研究及優(yōu)化設計.pdf

1、在石油化工、制漿造紙、鹵水輸運等現(xiàn)代工業(yè)中，伴有鹽析的液固兩相流動現(xiàn)象十分普遍，析出的固體顆粒會阻礙流體機械的過流通道，嚴重時會導致堵塞和磨損現(xiàn)象的發(fā)生。鹽析現(xiàn)象造成工業(yè)生產(chǎn)中大量能源和資源的浪費，對其進行深入研究有助于節(jié)約能源、減少損失。
　　為更深入地探究鹽析機理，本文在自主設計的模型離心泵基礎(chǔ)上，結(jié)合群體平衡模型和計算流體動力學方法，對典型工況下泵內(nèi)鹽析液固兩相流場進行了數(shù)值模擬和深入分析，以下為所做的研究工作及取得的主要成

2、果：
　　1、簡要介紹了鹽析液固兩相流及群體平衡模型的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，系統(tǒng)歸納了鹽析過程的基本機理，對晶體成核、生長、聚并、二次成核還有破碎等微觀行為進行了深入的闡釋，發(fā)現(xiàn)晶體顆粒的產(chǎn)生主要是由于二次成核和非均相成核的作用，這兩種模式在鹽析現(xiàn)象中起到至關(guān)重要的作用；總結(jié)了鹽析晶體的輸運方程，鹽析系統(tǒng)中具有的多種擴散形式都受到輸運過程的影響，此外輸運作用將限制繼續(xù)析出鹽析晶體顆粒的速率；介紹了群體平衡模型的基本理論，引入的目的是為了

3、更好地描述顆粒群體的行為并且解釋其在系統(tǒng)環(huán)境下的動態(tài)演化進程。
　　2、運用三維造型軟件Pro/E對模型泵全流場進行三維建模，并采用非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格劃分葉輪和蝸殼流道區(qū)域，進水段和出水段采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，為確保獲得可靠的模擬結(jié)果對局部位置進行了網(wǎng)格加密；
　　3、為了將鹽析現(xiàn)象中各種微觀行為考慮在內(nèi)，本文借助用戶自定義函數(shù)導入晶體成核和生長模型，以CFD-PBM雙向耦合方法對離心泵內(nèi)的鹽析液固兩相流場進行了定常和非

4、定常數(shù)值模擬，研究了不同流量，不同體積分數(shù)等流動條件下的離心泵內(nèi)鹽析晶體顆粒尺寸分布情況與變化規(guī)律，得出“在葉片進口處顆粒濃度分布較為均勻，而在葉片出口處從背面到工作面呈現(xiàn)明顯的逆濃度梯度；出口處晶體顆粒相的相對速度略大于液相”等結(jié)論；
　　4、以水力效率峰值、最高效率工況下的揚程作為優(yōu)化設計的目標函數(shù)，通過Plackett-Burman試驗設計、正交試驗法、RSM方法對模型離心泵中的8個設計變量進行了多目標優(yōu)化分析，獲得了目標函