本文關(guān)鍵詞：渣漿泵葉輪內(nèi)兩相湍流數(shù)值模擬及磨損特性分析

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【摘要】：離心式渣漿泵廣泛應(yīng)用于水利、冶金、采礦、煤炭和能源電力等行業(yè),是輸送固液混合漿體的關(guān)鍵設(shè)備。固液兩相流體中的固體顆粒會(huì)對(duì)渣漿泵的葉輪等過流部伯產(chǎn)生嚴(yán)重磨損,從而導(dǎo)致渣漿性能能的急劇下降，，甚至造成過流部件過早失效而報(bào)廢。由于三維流場(chǎng)中固液兩相流體的流動(dòng)狀況以及過流部件磨損機(jī)理都極其復(fù)雜,對(duì)于渣漿泵內(nèi)固體顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律及過流部件磨損特性的研究,主要依賴費(fèi)用昂貴、柔性差,操作復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)手段完成。近年來,基于CFD的數(shù)值模擬技術(shù)成為分析渣漿泵內(nèi)部流場(chǎng)及磨損特性的最有效手段。 本文以150ZGB型渣漿泵某子型號(hào)泵葉輪為模型,應(yīng)用多流體模型和單顆粒動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)變工況下葉輪內(nèi)固液兩相湍流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,研究固相初始濃度、固相粒徑、混合物流量以及葉輪轉(zhuǎn)速對(duì)顆粒濃度分布、速度場(chǎng)分布、顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡和沖蝕特性的影響。研究結(jié)果表明：隨著粒徑增大,顆粒向壓力面和后蓋板聚集的趨勢(shì)越明顯,固液兩相的速度滑移也越大；不同固相初始濃度對(duì)葉輪內(nèi)顆粒的數(shù)量和磨損行為影響明顯,隨著固相初始濃度的增大,顆粒容易聚集區(qū)域的磨粒數(shù)會(huì)隨之增加；葉輪轉(zhuǎn)速降低為740rpm后,葉輪對(duì)顆粒適應(yīng)性更好,顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡與葉片翼型更貼近；葉片壓力面從中部延伸至出口的區(qū)域磨損最為嚴(yán)重,可通過降低轉(zhuǎn)速和增大進(jìn)口流速減輕磨損,并且應(yīng)盡量避免該渣漿泵在小流量工況下運(yùn)行。 本文研究成果有助于揭示渣漿泵葉輪內(nèi)固液流場(chǎng)中過流部件的沖蝕磨損規(guī)律,指導(dǎo)過流部件的抗磨優(yōu)化設(shè)計(jì),提高其抗磨性能并延長使用壽命,對(duì)于豐富渣漿泵的設(shè)計(jì)理論具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：渣漿泵 葉輪 兩相湍流場(chǎng) 數(shù)值模擬 磨損特性
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH38
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 第一章 緒論7-21
• 1.1 課題研究目的和意義7-9
• 1.2 離心式渣漿泵研究概況9-19
• 1.2.1 渣漿泵設(shè)計(jì)理論發(fā)展概況9-15
• 1.2.2 兩相流數(shù)值模擬理論發(fā)展概況15-19
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容及方法19-21
• 第二章 流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算理論及方法21-35
• 2.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)概述21-23
• 2.2 單相湍流數(shù)值模擬23-28
• 2.2.1 葉輪內(nèi)流體流動(dòng)控制方程的簡(jiǎn)化23-24
• 2.2.2 單相湍流數(shù)值模擬方法24-27
• 2.2.3 湍流流動(dòng)的近壁處理27-28
• 2.3 多流體模型中的離散相湍流模型28-29
• 2.4 單顆粒動(dòng)力學(xué)模型中的顆粒軌道計(jì)算29-30
• 2.5 CFD數(shù)值模擬理論30-34
• 2.5.1 有限體積法30-31
• 2.5.2 插值方式31-32
• 2.5.3 流場(chǎng)計(jì)算方法32-33
• 2.5.4 Fluent軟件介紹33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第三章 計(jì)算域網(wǎng)格劃分35-41
• 3.1 網(wǎng)格單元類型及非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成方法介紹35-37
• 3.2 ICEM CFD軟件介紹37
• 3.3 幾何模型處理37-38
• 3.4 網(wǎng)格生成過程38-39
• 3.5 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 第四章 數(shù)值模擬及磨損特性分析41-61
• 4.1 葉輪設(shè)計(jì)參數(shù)及模擬工況參數(shù)41-42
• 4.2 邊界條件設(shè)置42-44
• 4.2.1 多流體模型中邊界條件設(shè)置43-44
• 4.2.2 單顆粒動(dòng)力學(xué)模型中邊界條件設(shè)置44
• 4.3 設(shè)置監(jiān)測(cè)器和收斂因子44
• 4.4 固相濃度場(chǎng)分析44-50
• 4.4.1 固相粒徑對(duì)固相濃度場(chǎng)的影響44-48
• 4.4.2 固相初始濃度對(duì)固相濃度場(chǎng)的影響48-50
• 4.5 相對(duì)速度場(chǎng)分析50-56
• 4.5.1 固相粒徑對(duì)相對(duì)速度場(chǎng)的影響51-53
• 4.5.2 流量對(duì)相對(duì)速度場(chǎng)的影響53-55
• 4.5.3 轉(zhuǎn)速對(duì)相對(duì)速度場(chǎng)的影響55-56
• 4.6 顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡分析56-59
• 4.7 磨損情況預(yù)測(cè)59-60
• 4.8 本章小結(jié)60-61
• 第五章 研究結(jié)論與展望61-63
• 5.1 研究結(jié)論61
• 5.2 展望61-63
• 致謝63-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 附錄 攻讀碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文69

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王琳,宋益群,許洪元,吳玉林;數(shù)字圖象處理技術(shù)在離心葉輪固液兩相流濃度分析中的應(yīng)用[J];流體工程;1993年12期

2 何希杰,李淑紅,寇玉芬;渣漿泵快速磨損試驗(yàn)研究[J];水泵技術(shù);2004年05期

本文編號(hào)：652200