發(fā)布時(shí)間：2019-07-30 08:47

【摘要】：固液兩相離心泵作為一種重要的水力機(jī)械，被廣泛地應(yīng)用于固液混合物輸送。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，固液兩相離心泵也越來越多使用于污水處理，石油化工輸送，水力清淤以及農(nóng)業(yè)灌溉等領(lǐng)域。然而在實(shí)際工程應(yīng)用中也顯露出了諸多不足：在偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行時(shí)，容易出現(xiàn)能耗過大以及效率偏低、過流部件磨損嚴(yán)重等問題，并進(jìn)而引起可靠性變差降低使用壽命等。由于固液兩相流動(dòng)的復(fù)雜性和特殊性，以往單單依靠理論與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)泵進(jìn)行設(shè)計(jì)，在要求較為嚴(yán)格的情況下，無法精確的保證其水力性能因而這就需要對(duì)兩相流動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)的分析，改善對(duì)兩相流的理論研究，并進(jìn)一步優(yōu)化提升水力機(jī)械的設(shè)計(jì)性能，因而基于數(shù)值模擬的方法對(duì)泵的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行深入研究有著十分重要的意義。 本文以固液兩相離心泵為研究對(duì)象，在考慮液相與固相顆粒之間相互作用的前提下，采用離散顆粒模型對(duì)離心泵固液流場(chǎng)中粒子的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，對(duì)顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡、固液兩相對(duì)過流部件磨損進(jìn)行了計(jì)算分析。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下： 1.利用Pro/E三維建模軟件完成了對(duì)固液兩相離心泵的蝸殼及其葉輪的建模，使用ICEM完成對(duì)模型的網(wǎng)格劃分，最后利用Fluent數(shù)值分析軟件分別對(duì)離心泵進(jìn)行了清水和固液兩相工況下的流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，并對(duì)得到的結(jié)果進(jìn)行研究； 2.分析固相兩相流中顆粒的受力情況，歸納不能忽略的受力，通過與流動(dòng)阻力的量級(jí)對(duì)比，篩選計(jì)算所需考慮受力，同時(shí)得出顆粒的固相參數(shù)直徑同作用力的關(guān)系，，最后在此基礎(chǔ)上確定計(jì)算選用的兩相流模型； 3.先用Mixture模型將固相部分作為連續(xù)相對(duì)不同直徑下離心泵內(nèi)部固液兩相流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，基于模擬結(jié)果對(duì)泵的外特性做出預(yù)測(cè)。然后采用DPM模型將固相作為離散相，計(jì)算顆粒直徑相對(duì)較大的情況下泵內(nèi)部?jī)上嗟倪\(yùn)動(dòng)情況，著重考慮固相直徑和濃度對(duì)泵各項(xiàng)特性的影響。最后建立磨損模型，對(duì)泵內(nèi)各部位的磨損情況進(jìn)行分析。固相顆粒的直徑和固相濃度均對(duì)泵內(nèi)部壓力的分布產(chǎn)生影響，但是粒徑與濃度的增加均使泵內(nèi)壓力減少。粒徑變化對(duì)其軌跡也產(chǎn)生影響，當(dāng)顆粒較小時(shí)，顆粒同葉輪及其流道的碰撞次數(shù)較少，隨著顆粒直徑的增大，顆粒與葉輪碰撞次數(shù)增多。顆粒直徑與固相濃度對(duì)各過流部件的磨損速率影響也不同，泵內(nèi)不同位置磨損速率均隨體積分?jǐn)?shù)的增加而增加；隨著顆粒直徑的增加，蝸殼內(nèi)磨損速率呈下降趨勢(shì)，葉輪流道內(nèi)部則隨部位的變化不盡相同。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH311

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2520783