螺旋軸流泵的固液兩相數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、螺旋軸流泵是為輸送固液混合物設(shè)計(jì)的一類(lèi)新型泵，其工作原理是泵軸帶動(dòng)螺旋型葉輪旋轉(zhuǎn)，介質(zhì)在螺旋葉片的束縛下沿螺旋線方向拋出，經(jīng)過(guò)導(dǎo)葉的導(dǎo)流后，沿軸向流出。由于其結(jié)合了螺旋泵和軸流泵的優(yōu)點(diǎn)，故而稱(chēng)為螺旋軸流泵。但是，目前關(guān)于螺旋軸流泵的研究鮮有報(bào)道，此次研究國(guó)內(nèi)還屬首次。據(jù)國(guó)外海斯特產(chǎn)品介紹可知，其具備大流量、無(wú)堵塞、無(wú)纏繞、無(wú)損性、高性能等特點(diǎn)，特別適合于污水處理行業(yè)。
　　 本課題以自主設(shè)計(jì)的螺旋軸流泵為研究對(duì)象，通過(guò)理論分析、

2、數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，分別研究了穩(wěn)態(tài)時(shí)單相流（清水）和固液兩相流（沙、油和水）對(duì)螺旋軸流泵性能的影響，分析了不同介質(zhì)時(shí)泵內(nèi)部的流動(dòng)規(guī)律，為其優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考和驗(yàn)證依據(jù)。主要內(nèi)容如下:
　　 1.查閱大量資料，總結(jié)和借鑒了與其性能相似的螺旋離心泵、誘導(dǎo)輪、固液兩相流泵和軸流泵等水力設(shè)計(jì)資料，初步進(jìn)行了螺旋軸流泵葉輪與導(dǎo)葉的水力設(shè)計(jì)。
　　 2.通過(guò)Pro/E軟件完成螺旋軸流泵過(guò)流部件（葉輪和導(dǎo)葉）的三維造型，并用

3、ICEM軟件對(duì)泵內(nèi)部流道區(qū)域進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分。
　　 3.以商業(yè)軟件ANSYS-CFX為主要分析工具，計(jì)算了介質(zhì)為清水時(shí)螺旋軸流泵內(nèi)部流場(chǎng)的速度、壓力分布情況及泵的外部特性，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明:泵試驗(yàn)性能曲線與預(yù)測(cè)性能曲線趨于一致，最大誤差小于6％;運(yùn)行全過(guò)程中，獲得了平滑下降的揚(yáng)程曲線和功率曲線，無(wú)馬鞍區(qū)、無(wú)過(guò)載現(xiàn)象發(fā)生，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
　　 4.以固相顆粒直徑為2mm，所占體積分?jǐn)?shù)分別為5％、10％

4、、15％，液相油所占比值為5％、10％、15％來(lái)分析了螺旋軸流泵葉輪流道內(nèi)固液兩相流場(chǎng)內(nèi)部變化規(guī)律，結(jié)果表明:沙和油的分布規(guī)律相似，主要集中于葉輪進(jìn)口邊輪轂頭部、葉輪外緣及導(dǎo)葉外壁出口區(qū)域;當(dāng)沙和油的濃度改變時(shí)，其對(duì)應(yīng)的體積分?jǐn)?shù)發(fā)生了變化，分布區(qū)域也有所改變，說(shuō)明沙和油兩相互相影響對(duì)方的分布。
　　 5.在螺旋軸流泵固液兩相流穩(wěn)態(tài)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行內(nèi)部非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)特性分析，得到泵葉輪和導(dǎo)葉等水力部件內(nèi)部壓力脈動(dòng)分布規(guī)律，以及影響因素