【摘要】：固液兩相流泵在深海采礦、污水處理和泥沙清淤等許多重要領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用,因此泵內(nèi)固液兩相流的內(nèi)流特性、顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律及碰撞等一直是研究的熱點(diǎn)。目前,對(duì)泵內(nèi)輸送小尺度固相介質(zhì)已有較多研究,但對(duì)泵內(nèi)粗顆粒固液兩相流機(jī)理的研究還較為缺乏,因此急需開展離心泵內(nèi)粗顆粒兩相流機(jī)理的研究,以進(jìn)一步完善并豐富粗顆粒固液兩相流泵的設(shè)計(jì)方法和理論。本文選用離心泵作為研究對(duì)象,采用試驗(yàn)測(cè)試和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法,深入細(xì)致地研究了泵內(nèi)球形以及非球形粗顆粒固液兩相流的流動(dòng)規(guī)律,從而為粗顆粒固液兩相流泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。本文的主要工作內(nèi)容及成果如下:1、對(duì)國(guó)內(nèi)外泵內(nèi)粗顆粒固液兩相流試驗(yàn)測(cè)試以及數(shù)值計(jì)算的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。2、基于可視化試驗(yàn)對(duì)泵內(nèi)球形顆粒固液兩相流進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試,分析了球形顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡、過(guò)泵時(shí)間及碰撞規(guī)律,同時(shí),對(duì)顆粒粒徑和體積分?jǐn)?shù)對(duì)泵的性能影響進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究,結(jié)果表明:(1)隨著粒徑的增大,球形顆粒在葉輪內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度先減小后增大,過(guò)泵平均用時(shí)先減小后增大,在隔舌處的碰撞概率逐漸減小;(2)隨著體積分?jǐn)?shù)的增大,球形顆粒在葉輪內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡變化較小,過(guò)泵平均用時(shí)先增大后減小,在隔舌處的碰撞概率逐漸增大;(3)隨著粒徑的增大,模型泵出口壓力脈動(dòng)總級(jí)值先變化較小后明顯增大,最大增長(zhǎng)1.6dB;流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)先增大后減小,粒徑為8mm時(shí)變化率最大為1.98%;(4)隨著體積分?jǐn)?shù)的增大,離心泵壓力脈動(dòng)和流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)明顯增大。3、首次對(duì)離心泵內(nèi)輸送圓柱顆粒兩相流進(jìn)行了可視化試驗(yàn),深入分析了圓柱顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡、過(guò)泵時(shí)間及碰撞規(guī)律,并研究了圓柱顆粒底面直徑和高徑比對(duì)離心泵性能的影響,結(jié)果表明:(1)隨著底面直徑的增大,圓柱顆粒在葉輪內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡變短,平均過(guò)泵用時(shí)明顯降低,在隔舌處的碰撞概率先增大再減小,其中底面直徑為4mm時(shí)概率最高為1.17%;(2)隨著高徑比的增大,圓柱顆粒在葉輪內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡也在變短,平均過(guò)泵用時(shí)先減小后增大;(3)隨著底面直徑的增大,模型泵流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)明顯增大,出口處壓力脈動(dòng)總級(jí)值先變化較小后降低隨后又增大,底面直徑為5mm時(shí)增長(zhǎng)最小,為0.19dB;(4)隨著高徑比的增大,離心泵出口處壓力脈動(dòng)明顯增大,振動(dòng)總級(jí)值隨顆粒高徑比的增大先增大后減小。4、通過(guò)Fluent DPM模型計(jì)算分析球形顆粒對(duì)內(nèi)流場(chǎng)、徑向力、軸向力等泵性能的影響,利用Fluent-EDEM耦合計(jì)算離心泵內(nèi)的顆粒分布以及不同時(shí)刻速度分布,結(jié)果表明:(1)隨著顆粒粒徑的增大,泵出口區(qū)域壓力逐漸減小,蝸殼擴(kuò)散段低速區(qū)面積逐漸減小;(2)隨著顆粒體積分?jǐn)?shù)的增大,泵出口區(qū)域壓力逐漸增大,蝸殼擴(kuò)散段低速區(qū)面積逐漸增大;(3)隨著粒徑和體積分?jǐn)?shù)的增大,葉輪內(nèi)湍動(dòng)能均逐漸減小,葉輪處徑向力和軸向力均逐漸增大;(4)隨粒徑的增大,顆粒在葉輪進(jìn)口處速度更大。
【圖文】：

采用有機(jī)玻璃制作模型泵的葉輪和蝸殼，實(shí)物圖如圖2-1 所示，葉輪及蝸殼的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)見表 2-1。（a）葉輪實(shí)物 （b）蝸殼實(shí)物圖 2-1 離心泵實(shí)物圖表 2-1 離心泵主要結(jié)構(gòu)參數(shù)過(guò)流部件 結(jié)構(gòu)參數(shù) 數(shù)值葉輪葉輪進(jìn)口直徑 Dj(mm) 90葉輪出口直徑 D2(mm) 201.5葉片數(shù) z 2葉片包角φ1(°) 178葉片出口角 β2(°) 41

江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文過(guò)流部件 結(jié)構(gòu)參數(shù) 數(shù)值葉輪出口寬度 b2(mm) 45蝸殼蝸殼基圓直徑 D3(mm) 212蝸殼進(jìn)口寬度 b3(mm) 47粒用球形顆粒，，顆粒材質(zhì)為橡膠，顆粒密度均為 1.2g/c為 6mm、8mm 和 10mm，圖 2-2 所示為試驗(yàn)用不同直
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH311

【參考文獻(xiàn)】

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1 吳波;汪西力;LIU Hui;徐海良;;Numerical simulation and analysis of solid-liquid two-phase threedimensional unsteady flow in centrifugal slurry pump[J];Journal of Central South University;2015年08期

2 張釗;蘇敏;韓偉;李仁年;權(quán)輝;黎義斌;;螺旋離心泵固液兩相非定常流動(dòng)誘導(dǎo)力特性[J];排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年04期

3 董文龍;李f3;;離心泵內(nèi)大顆粒下運(yùn)動(dòng)特性數(shù)值模擬與磨損分析[J];機(jī)電工程;2015年03期

4 汪家瓊;葉群;閆科委;馮耀寧;余旭男;;顆粒直徑對(duì)渣漿泵沖蝕磨損性能的影響[J];排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào);2014年10期

5 黃思;楊富翔;宿向輝;;運(yùn)用CFD-DEM耦合模擬計(jì)算離心泵內(nèi)非穩(wěn)態(tài)固液兩相流動(dòng)[J];科技導(dǎo)報(bào);2014年27期

6 ZHANG Yuliang;LI Yi;CUI Baoling;ZHU Zuchao;DOU Huashu;;Numerical Simulation and Analysis of Solid-liquid Two-phase Flow in Centrifugal Pump[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2013年01期

7 李亞林;袁壽其;湯躍;黃萍;李曉俊;;離心泵內(nèi)示蹤粒子運(yùn)動(dòng)的離散相模型模擬[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2012年11期

8 張玉良;李f3;崔寶玲;朱祖超;;兩相流離心泵水力輸送性能計(jì)算分析[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年14期

9 王英杰;陽(yáng)寧;金星;;水力提升管道大顆粒運(yùn)動(dòng)特性的高速攝影分析[J];泥沙研究;2012年03期

10 王英杰;陽(yáng)寧;金星;;深海揚(yáng)礦系統(tǒng)中顆粒過(guò)泵回流試驗(yàn)研究[J];海洋工程;2012年02期

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1 李亞林;變曲率流道內(nèi)固液兩相CFD-DEM方法及在大型脫硫泵中的應(yīng)用[D];江蘇大學(xué);2015年

2 李f3;離心泵內(nèi)部固液兩相流動(dòng)數(shù)值模擬與磨損特性研究[D];浙江理工大學(xué);2014年

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2 趙恩樂(lè);離心式雜質(zhì)泵內(nèi)部固液兩相湍流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算與磨損分析[D];合肥工業(yè)大學(xué);2017年

3 丁榮;雙葉片泵內(nèi)固液兩相流數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)測(cè)試[D];江蘇大學(xué);2016年

4 李哲奐;揚(yáng)礦電泵內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬及性能預(yù)測(cè)[D];湖南大學(xué);2013年

5 崔巧玲;固相參數(shù)對(duì)泵內(nèi)流動(dòng)影響的數(shù)值模擬與PIV測(cè)試[D];浙江理工大學(xué);2012年

6 楊敦敏;離心泵內(nèi)兩相流流動(dòng)特性的圖像測(cè)量[D];西安理工大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2649105