本文關鍵詞：離心泵輸送大顆粒時固液兩相流場的數(shù)值計算

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【摘要】：固液兩相流離心泵在實際應用中由于其輸送介質(zhì)存在固體顆粒導致離心泵運行時效率低,而存在的顆粒磨損問題會導致離心泵運行可靠性差。目前關于固液兩相流泵的研究雖然較多,但是由于固相顆粒參數(shù)的不同,加上離心泵內(nèi)部流道以及兩相湍流的復雜性,使得固相顆粒運動規(guī)律、離心泵磨損機理至今還不能很好地被揭示。因此對固液兩相流泵的內(nèi)部流動進行深入研究,為設計出可靠性高、運行效率高、磨損性能好的泵提供理論參考非常必要。本文以一臺M196-100固液兩相流離心泵為研究對象,分析其在輸送大顆粒過程中顆粒在流場中主要受力,根據(jù)計算中需要考慮的體積力,確定顆粒運動方程。應用離散相模型(DPM)及RNG k-ε湍流模型對固液兩相流場進行數(shù)值計算,分析離心泵內(nèi)部流動特性以及各過流部件的磨損性能,以下為主要的研究內(nèi)容及結(jié)果:1.對離心泵流道利用Pro/E軟件進行三維建模,然后使用Gambit對流道模型進行網(wǎng)格劃分,最后利用CFD軟件Fluent對離心泵進行了單相清水介質(zhì)的數(shù)值計算,并將得到水力揚程、效率的結(jié)果與實驗揚程、效率對比,通過數(shù)值結(jié)果與實驗值的對比,驗證了計算模型在數(shù)值模擬中的可靠性;2.為研究隨著顆粒直徑增大,顆粒的體積效應增大時附加質(zhì)量力對離心泵內(nèi)部兩相流場以及顆粒運動規(guī)律的影響,對不同直徑的顆粒,針對引入附加質(zhì)量力與不引入附加質(zhì)量力兩種方案,對固液兩相流泵進行非定常數(shù)值計算,對比兩種方案下泵內(nèi)部流場以及固相運動規(guī)律的變化情況,得到需要考慮附加質(zhì)量力的顆粒直徑。顆粒直徑大于5mm后,附加質(zhì)量力對顆粒運動速度、顆粒雷諾數(shù)和兩相滑移速度都產(chǎn)生了影響。3.針對需考慮附加質(zhì)量力的顆粒,對離心泵內(nèi)固液兩相非定常流動進行計算,獲得不同顆粒直徑、顆粒體積分數(shù)以及不同體積流量的數(shù)值模擬結(jié)果,研究不同工況下內(nèi)部流動特性以及各過流部件磨損速率隨固相參數(shù)的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明葉輪和蝸殼內(nèi)離散相濃度分布隨直徑增大的變化規(guī)律不同,葉輪流道內(nèi)離散相濃度隨直徑增大而增大,蝸殼流道離散相濃度隨直徑增大減小。固液兩相流泵葉輪流道磨損比蝸殼流道嚴重,葉輪流道磨損最為嚴重的部位是葉輪出口壓力面與后蓋板交界位置,且此處顆粒聚集度也較高。
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH311

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本文編號：1174411