為研究渣漿泵開式葉輪軸向間隙流動結(jié)構(gòu)及泵體動態(tài)磨損特性,采用RNGκ-ε湍流模型和離散相模型,對開式葉輪渣漿泵內(nèi)非定常固液兩相流動進行數(shù)值模擬,分析了葉輪軸向間隙泄漏流及其與主流的相互干擾作用;建立了渣漿泵泵體動態(tài)磨損模型,由UDF函數(shù)實現(xiàn)對泵體壁面磨損過程的動態(tài)模擬,運用動網(wǎng)格技術(shù)實現(xiàn)間隙網(wǎng)格運動區(qū)域的動態(tài)更新,分析了泵體的動態(tài)磨損特性及泵體表面粗糙度對其磨損特性的影響;通過引入時間系數(shù)法來實現(xiàn)對實際時間周期內(nèi)的磨損量預(yù)測,根據(jù)該模型的實際運行周期內(nèi)的磨損量對不同時間系數(shù)的預(yù)測模型進行非線性修正,建立了基于時間系數(shù)法的磨損預(yù)測模型,算例計算結(jié)果驗證了預(yù)測模型的可靠性,該研究為渣漿泵泵體的磨損壽命的預(yù)測提供了一個可行的方案。 

【文章來源】：液壓氣動與密封. 2021,41(04)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

模型泵計算域

為提升計算的穩(wěn)定性，對葉輪進口段以及蝸殼出口段進行適當(dāng)延長。采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對整個計算域進行離散。為精確捕捉開式葉輪軸向間隙內(nèi)的流動結(jié)構(gòu)，在葉輪軸向間隙內(nèi)設(shè)置20層網(wǎng)格，并向葉輪內(nèi)逐漸過渡，將與間隙接觸的葉輪第一層網(wǎng)格設(shè)置為0.05 mm，間隙內(nèi)細網(wǎng)格與葉輪內(nèi)粗網(wǎng)格之間均勻過渡，其相鄰網(wǎng)格尺寸比例為1∶1.2，如圖2所示。綜合考慮計算精度和計算量經(jīng)網(wǎng)格無關(guān)性檢查，最終將網(wǎng)格總數(shù)定為480萬，采用SIMPLE壓力速度耦合算法，非定常計算時間步長為0.0001 s。選擇速度進口邊界條件，按照額定流量136 m3/s計算．采用RNGκ-ε湍流模型和DPM固液兩相流模型來進行數(shù)值模擬，采用滑移網(wǎng)格方法處理葉輪的旋轉(zhuǎn)區(qū)域。根據(jù)鑄鐵的砂型鑄造表面粗糙度范圍，取壁面粗糙度為0.2 mm。介質(zhì)為固相濃度7%石灰石漿液，粒徑為0.15 mm，不考慮固相和液相的相變。1.3 數(shù)值計算分析

由于模型泵出廠試驗采用清水介質(zhì)進行試驗，先進行數(shù)值模擬外特性的對比分析。圖3為泵外特性模擬值與實驗值對比曲線。如圖3所示，實驗特性曲線與數(shù)值計算的外特性曲線趨勢基本一致但存在一定誤差。揚程的最小誤差為2%，最大誤差為9%。效率的最小誤差為1.5%，最大誤差為8%。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]粗糙度對多級壓氣機性能影響的數(shù)值模擬研究[J]. 尚東然,劉艷明.  推進技術(shù). 2019(12)
[2]壁面粗糙度湍流擴展模型及流動數(shù)值模擬[J]. 劉通,蔡晉生,屈崑.  航空動力學(xué)報. 2018(08)
[3]壁面粗糙度對軸流壓氣機氣動性能的影響[J]. 蔡柳溪,高松,肖俊峰,李園園,于飛龍,段靜瑤,王順森.  西安交通大學(xué)學(xué)報. 2017(11)
[4]渣漿泵葉輪磨損的數(shù)值模擬及試驗[J]. 陶藝,袁壽其,張金鳳,張帆,陶建平.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2014(21)
[5]開式葉輪離心泵性能的CFD模擬方法[J]. 吳大轉(zhuǎn),楊帥,許斌杰,劉巧玲,武鵬,王樂勤.  機械工程學(xué)報. 2014(05)
[6]雙吸式離心泵葉片頭部形狀對泥沙磨損的影響[J]. 錢忠東,張凱,王志遠,薛軍.  排灌機械工程學(xué)報. 2014(02)
[7]基于Particle模型固液兩相流離心泵流場數(shù)值模擬[J]. 汪家瓊,蔣萬明,孔繁余,屈曉云,宿向輝.  排灌機械工程學(xué)報. 2013(10)
[8]多級離心泵半開式葉輪參數(shù)優(yōu)化的數(shù)值研究[J]. 吳大轉(zhuǎn),孫幼波,陳濤,許斌杰,王樂勤.  工程熱物理學(xué)報. 2013(01)
[9]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)
[10]離心泵葉輪固液兩相流動及泵外特性數(shù)值分析[J]. 劉建瑞,徐永剛,王董梅,蘇起欽.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2010(03)



本文編號：3560974