顆粒對不同流量下動靜葉柵內(nèi)固液兩相非定常流動的影響.pdf

1、泵在國民生產(chǎn)的很多領(lǐng)域都起著廣泛的作用，無論是航空航天、核電站、核潛艇，還是城市供水、石油、化工、農(nóng)業(yè)排灌等領(lǐng)域都離不開各種類型的泵。泵類流體機械的研究之中，有關(guān)于泵類流體機械的穩(wěn)定性以及節(jié)能降耗的研究是重中之中。
　　水力機械內(nèi)部動葉柵與靜葉柵之間的相對運動引起的動靜干涉是引起水力機械內(nèi)振動、噪音以及效率偏低的主要原因，在偏離設(shè)計工況時這種情況更為明顯。同時，在各類水力機械的運行過程中，介質(zhì)不可避免的會有固相顆粒的混入,而固體顆

2、粒的加入又會使得動靜葉柵內(nèi)流動更加復(fù)雜、水力機械本身運行不穩(wěn)定性大大增強。因此，探究在不同工況下固體顆粒對于水力機械動靜葉柵內(nèi)部流動的影響，可以為提高流體機械運行的穩(wěn)定性以及高效性研究提供一定參考。
　　本文采用大渦模擬與Mixture多相流模型混合的計算方法，以設(shè)計工況為23.9m3/h的帶有徑向?qū)~的離心泵為計算模型，對0.2Q、0.6Q、1.0Q以及1.4Q五種不同工況時的流場進行分析。旨在分析加入顆粒后，水力機械動靜葉柵內(nèi)

3、部在不同流量下非定常流動的情況。
　　本文的主要創(chuàng)新性點：
　?。?）本文結(jié)合了現(xiàn)階段內(nèi)水力機械研究的兩大熱點問題——動靜干涉效應(yīng)下的水力機械內(nèi)部非定常流動問題與水力機械內(nèi)部的固液兩相流動問題。結(jié)合固液兩相流動以及動靜干涉作用，對水力機械內(nèi)部流動進行分析研究。
　?。?）本文選用了渦量作為描述流動內(nèi)部小渦流動的參考量。以渦量圖作為參考來描述水力機械內(nèi)部流動過程。
　　主要結(jié)論：
　?。?）不論是在清水還是固

4、液兩相情況下，模型泵的揚程隨著流量的增大而減小，效率隨著流量的增大而增大，當流量達到某一值時，效率達到峰值，之后效率隨著流量的增大而減小。在流量較小的情況下，固液兩相時的揚程大于清水時的，而當流量超過0.6Q之后，清水時的揚程則高于固液兩相時的。同時，固液兩相情況下的效率總是低于清水時的。
　　（2）與清水介質(zhì)時相比，加入顆粒之后，泵內(nèi)部壓力分布趨勢基本相同，但速度分布更為紊亂。流道中渦的分布情況與清水時基本相同，但是固液兩相時流

5、道內(nèi)渦的大小與能量都比清水時高，尤其是在設(shè)計工況與大流量工況，同時，在顆粒的影響下，整個渦中心區(qū)域的流動結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，這一區(qū)域內(nèi)渦的強度也更大。
　　（3）在不同流量、不同位置處，顆粒的存在對壓力脈動的影響不同。在動靜葉柵交界面處，小流量工況時，顆粒的存在增強了此處的高頻壓力脈動，而大流量工況時，顆粒的存在削弱了此處的高頻壓力脈動。同時1.4Q時顆粒存在對壓力脈動幅值影響最小，0.2Q時最大；在導(dǎo)葉流道內(nèi)，小流量工況時，顆粒的存在

6、削弱了的高頻壓力脈動，而大流量工況時，顆粒的存在增強了此處的高頻壓力脈動。同時1.4Q時顆粒存在對壓力脈動幅值的影響最小，0.6Q時最大；在蝸殼流道內(nèi)，顆粒的存在已經(jīng)不影響這一區(qū)域的壓力脈動。同時1.0Q時顆粒存在都對壓力脈動幅值的影響最小，0.2Q時最大；在蝸舌位置處，小流量工況下顆粒更容易產(chǎn)生堆積，使得顆粒的存在增強了蝸舌處的高頻壓力脈動。同時1.0Q時顆粒存在都對壓力脈動幅值的影響最小，0.2Q時最大。而且與蝸殼內(nèi)其他位置處的壓力

7、脈動幅值相比，蝸舌處的壓力脈動幅值遠大于蝸殼其他位置處。
　?。?）不論是在清水還是固液兩相情況下，動靜干涉都是引起流道內(nèi)擬序渦的演化過程的改變的主要原因，而且顆粒的存在加劇了這一過程。隨著流量的增加，流道內(nèi)的渦的分布趨勢基本保持不變，但是隨著流量的增加，這些渦的能量和體積都有所減弱。
　　（5）在小流量工況下，顆粒的存在加強了流道內(nèi)渦的分布范圍與強度，但在額定流量與大流量工況下，顆粒的存在反而減少了流道內(nèi)渦的分布范圍與情況