為研究軸流泵輸送含沙水流時(shí)的工作性能,基于Euler多相流模型、RNG k-ε湍流模型與SIMPLEC算法,對(duì)軸流泵裝置內(nèi)固液兩相流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬。重點(diǎn)分析了0.8、1.0和1.2倍設(shè)計(jì)流量條件下軸流泵裝置在含沙工況和清水工況的能量性能和流態(tài)差別。同時(shí),進(jìn)一步探究了不同固相顆粒直徑和濃度對(duì)裝置內(nèi)部固液兩相流動(dòng)的影響規(guī)律。結(jié)果表明:同一流量條件下,含沙工況下的泵裝置效率和揚(yáng)程都比清水工況低,且導(dǎo)葉體和出水流道流態(tài)較清水工況差;隨著固相顆粒直徑的增加,葉輪葉片壁面處顆粒體積分?jǐn)?shù)逐漸增大,且顆粒體積分布均勻性越差,固相顆粒主要集中于葉片壓力面進(jìn)口處及吸力面靠近輪緣處;而隨著顆粒濃度的增大,葉片表面及導(dǎo)葉表面固相顆粒分布的均勻度變差,固相顆粒主要分布于靠近葉片壓力面進(jìn)口處、吸力面靠近輪緣處,導(dǎo)葉處流態(tài)變差。研究結(jié)果可為軸流泵裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定參考。 

【文章來(lái)源】：人民珠江. 2020,41(04)

【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)

【部分圖文】：

軸流泵裝置三維模型

整個(gè)計(jì)算模型包括進(jìn)水流道、葉輪體、導(dǎo)葉體、出水流道4個(gè)計(jì)算域。采用ICEM軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分,由于軸流泵裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,采用適用性較強(qiáng)的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對(duì)泵裝置進(jìn)行網(wǎng)格劃分[10],泵殼與葉輪外緣之間的間隙流動(dòng)忽略不計(jì),對(duì)葉輪段和導(dǎo)葉段的網(wǎng)格進(jìn)行了局部加密以捕獲復(fù)雜流動(dòng)特征,圖2為軸流泵裝置網(wǎng)格劃分示意。為保證計(jì)算精度和效率,對(duì)計(jì)算域的網(wǎng)格無(wú)關(guān)性進(jìn)行了驗(yàn)證。圖3為不同網(wǎng)格數(shù)時(shí)泵裝置效率,圖中橫坐標(biāo)G表示網(wǎng)格數(shù),縱坐標(biāo)η表示效率。由圖可知,當(dāng)網(wǎng)格數(shù)目達(dá)到一定數(shù)量級(jí)以后,再增加網(wǎng)格數(shù)對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果沒(méi)有明顯的影響,泵裝置效率的相對(duì)差值在一個(gè)百分點(diǎn)以內(nèi)。同時(shí)考慮到網(wǎng)格數(shù)目增加,對(duì)計(jì)算機(jī)資源的要求也將提高,導(dǎo)致資源浪費(fèi)。因此,最終將全流道網(wǎng)格總數(shù)確定為380萬(wàn)左右,并將近壁邊界層無(wú)量綱系數(shù)y+控制在300以內(nèi)。泵裝置各部分網(wǎng)格單元數(shù)及網(wǎng)格質(zhì)量見(jiàn)表1。

為保證計(jì)算精度和效率,對(duì)計(jì)算域的網(wǎng)格無(wú)關(guān)性進(jìn)行了驗(yàn)證。圖3為不同網(wǎng)格數(shù)時(shí)泵裝置效率,圖中橫坐標(biāo)G表示網(wǎng)格數(shù),縱坐標(biāo)η表示效率。由圖可知,當(dāng)網(wǎng)格數(shù)目達(dá)到一定數(shù)量級(jí)以后,再增加網(wǎng)格數(shù)對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果沒(méi)有明顯的影響,泵裝置效率的相對(duì)差值在一個(gè)百分點(diǎn)以內(nèi)。同時(shí)考慮到網(wǎng)格數(shù)目增加,對(duì)計(jì)算機(jī)資源的要求也將提高,導(dǎo)致資源浪費(fèi)。因此,最終將全流道網(wǎng)格總數(shù)確定為380萬(wàn)左右,并將近壁邊界層無(wú)量綱系數(shù)y+控制在300以內(nèi)。泵裝置各部分網(wǎng)格單元數(shù)及網(wǎng)格質(zhì)量見(jiàn)表1。表1 網(wǎng)格單元數(shù)以及質(zhì)量 部位 網(wǎng)格單元數(shù) 網(wǎng)格質(zhì)量 進(jìn)水流道 879 351 0.60 葉輪 976 891 0.30 導(dǎo)葉 905 612 0.35 出水流道 1 003 803 0.45 總計(jì) 3 765 657 —

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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