深海、深地資源開采中,固-液兩相混輸系統(tǒng)是非常重要的。系統(tǒng)中的彎頭是控制輸送方向必不可少的部件,而泵是系統(tǒng)的動力核心。由于輸運介質(zhì)中含有大量硬質(zhì)固體顆粒,在運行過程中會撞擊沖刷彎頭內(nèi)壁面和泵的過流部件,造成部件的材料磨損,從而危害整個混輸系統(tǒng)的運行安全。由于,深海、深地設(shè)備安裝、操作復(fù)雜,維修和更換成本高昂,對設(shè)備的耐磨損性能要求較高,因此,固-液兩相流混輸系統(tǒng)中彎頭和泵內(nèi)顆粒碰撞與磨損機理的研究具有重要的科學(xué)和應(yīng)用價值。近年來,有關(guān)學(xué)者采用不同的方法研究了彎頭磨損形成的機理,亦有不少學(xué)者研究了固-液兩相流泵內(nèi)過流部件磨損特性并探究了形成的機理。數(shù)值模擬作為一種重要的研究方法,可以獲得實驗中難以測量的數(shù)據(jù),如顆粒的沖擊速度和角度、流體對顆粒的各種作用力等,可以從微觀角度分析各個因素對磨損的貢獻,對磨損形成的機理問題的研究中起著關(guān)鍵性作用。但是,由于固-液兩相流中,顆粒與流體強烈的相互影響,兩相在質(zhì)量、動量、湍流與能量均可能相互作用,這為構(gòu)建精確的數(shù)值模型提出了諸多挑戰(zhàn)。本研究將從這一角度出發(fā),嘗試建立精確可靠的固-液兩相流數(shù)值模型,并對彎頭和泵內(nèi)顆粒產(chǎn)生的磨損特性和形成機理進行探索研究... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

泵葉片

彎頭與泵內(nèi)固-液兩相流粗顆粒運動與磨損特性的模擬研究18式中：nij，iR，iE，ix，*R，*E，i分別表示顆粒法向重疊量、顆粒i的半徑、顆粒i的楊氏模量、顆粒i球心位置矢量、當量半徑、有效彈性模量，顆粒i泊松比。阻尼系數(shù)的計算公式如下：nn*526ijijSm(2.43)tt*526ijijSm(2.44)22lnlnee(2.45)n**n2ijijSER(2.46)t**t8ijijSGR(2.47)*ijijmmmmm(2.48)*22ijijGGG(2.49)21iorjiorjiorjEG(2.50)式中：nijS，tijS，*m，im，*G，iG分別表示法向剛度、切向剛度、當量質(zhì)量、顆粒i質(zhì)量、當量剪切模量和顆粒i的剪切模量。圖2.1顆粒接觸示意圖Fig.2.1Schematicdiagramofparticlecontact

江蘇大學(xué)碩士論文19圖2.2顆粒法向接觸模型圖2.3顆粒切向接觸模型Fig.2.2ParticlenormalcontactmodelFig.2.3Particletangentialcontactmodel2.3磨損模型2.3.1E/CRE(Erosion/CorrosionResearchCenter)磨損模型E/CRC磨損模型于1994年由Tulsa大學(xué)K.Ahlert等人[71]經(jīng)過大量實驗測試獲得并有較為廣泛應(yīng)用的針對液固兩相流的磨損模型，計算公式如下：0.59nspERCBHFVF(2.51)51iiiFA(2.52)式中：ER表示磨損率，定義為顆粒碰撞材料表面引起的材料損失的重量，BH表示壁面材料的布氏硬度。Fs表示顆粒形狀系數(shù)，F(xiàn)s=1.0表示尖銳顆粒，棱角較為突出，F(xiàn)s=0.5表示半球形顆粒，有棱角但較為圓滑，F(xiàn)s=0.2時表示圓球形顆粒，Vp表示顆粒碰撞速度，θ表示以弧度制表示的撞擊角度，n=2.41表示速度指數(shù)，C=2.17×107表示經(jīng)驗常數(shù)。系數(shù)的值見表2.1。表2.1E/CRC磨損模型系數(shù)值Table2.1E/CRCerosionmodelcoefficientvaluesA1A2A3A4A55.40-10.1110.93-6.331.422.3.2Oka磨損模型Oka磨損模型于2005由日本廣島大學(xué)Y.I.Oka等人[18.19]經(jīng)試驗測試獲得的磨損模型，計算公式如下：90EgE(2.53)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于浸入邊界-多松弛時間格子玻爾茲曼通量求解法的流固耦合算法研究[J]. 吳曉笛,劉華坪,陳浮.  物理學(xué)報. 2017(22)
[2]基于改進歐拉算法的雙吸離心泵泥沙磨損特性研究[J]. 張自超,王福軍,陳鑫,廖翠林,徐洪泉,陸力.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2017(03)
[3]基于DPM模型的離心泵非定常固液兩相流及磨損計算（英文）[J]. 黃思,鄒文朗,周錦駒,何東萍,彭天陽.  機床與液壓. 2016(06)
[4]運用CFD-DEM耦合模擬計算離心泵內(nèi)非穩(wěn)態(tài)固液兩相流動[J]. 黃思,楊富翔,宿向輝.  科技導(dǎo)報. 2014(27)
[5]后掠式葉片軸流泵固液兩相流數(shù)值模擬與優(yōu)化[J]. 施衛(wèi)東,邢津,張德勝,陳刻強,程成.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2014(11)
[6]埋管流化床顆粒流動行為的數(shù)值模擬[J]. 楊春振,段鈺鋒,孫榮峰,范曉旭.  化工學(xué)報. 2013(08)
[7]離心泵內(nèi)示蹤粒子運動的離散相模型模擬[J]. 李亞林,袁壽其,湯躍,黃萍,李曉俊.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2012(11)
[8]中國大陸干熱巖地熱資源潛力評估[J]. 汪集旸,胡圣標,龐忠和,何麗娟,趙平,朱傳慶,饒松,唐曉音,孔彥龍,羅璐,李衛(wèi)衛(wèi).  科技導(dǎo)報. 2012(32)
[9]深海石油工程裝備技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 孫巍.  中外能源. 2012(09)
[10]非定常固液兩相流對雙流道泵磨損性能的影響[J]. 崔巧玲,李昳,金守泉.  浙江理工大學(xué)學(xué)報. 2012(04)

碩士論文
[1]基于CFD-DEM方法的兩級混流泵內(nèi)部粗顆粒固液兩相流特性研究[D]. 夏鋮.江蘇大學(xué) 2019



本文編號：3463064