細(xì)顆粒泥沙對離心泵工作特性影響的數(shù)值研究.pdf

1、含細(xì)顆粒泥沙兩相流動現(xiàn)象普遍存在于工業(yè)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，當(dāng)顆粒小于某一粒徑的時(shí)候，泵的揚(yáng)程及流量會有提高，對這一現(xiàn)象，其內(nèi)部流動機(jī)理尚未被揭示，并且未針對這一現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬及分析。本文從細(xì)顆粒泥沙絮凝的角度，對這一現(xiàn)象進(jìn)行探索式解釋。選擇微米量級尺度上不同粒徑及10％顆粒體積濃度以內(nèi)條件下溶液作為考察對象;在葉輪機(jī)械類型的選擇上，以離心泵作為研究對象，圍繞固液兩相流動理論、細(xì)顆粒泥沙絮凝機(jī)理等問題進(jìn)行研究?；贓ulerian-Eul

2、erian“雙流體”模型觀點(diǎn)，應(yīng)用CFD軟件Fluent對離心泵細(xì)顆粒泥沙固液兩相流進(jìn)行了數(shù)值模擬。給出了離心泵全流道內(nèi)的絕對速度、相對速度、靜壓、總壓、固相體積濃度、湍流黏度、湍動能和湍流強(qiáng)度分布規(guī)律;分析了離心泵內(nèi)固—液兩相流場隨顆粒直徑和顆粒體積濃度的變化規(guī)律并與清水單相流情形進(jìn)行了對比。主要工作如下:
　　 1、詳細(xì)闡述論文研究的理論及工程應(yīng)用背景，提出研究的目的及意義;在大量閱讀國內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，分析目前固液兩

3、相流動及其在葉輪機(jī)械內(nèi)部研究的現(xiàn)狀;歸納總結(jié)泥沙絮凝相關(guān)理論，在此基礎(chǔ)上，提出本文采用的主要研究手段和主要內(nèi)容。
　　 2、結(jié)合多學(xué)科知識分析總結(jié)泥沙減阻與絮凝的關(guān)系、絮凝理論的發(fā)展、粘性泥沙絮凝機(jī)理、絮凝動力學(xué)、細(xì)顆粒泥沙絮凝的影響因素。
　　 3、以傳統(tǒng)的兩相流體動力學(xué)理論為指導(dǎo)，在分析比較了描述兩相流動的各種主要模型后，認(rèn)為雙流體模型中的連續(xù)介質(zhì)模型可以較完整和詳細(xì)地描述復(fù)雜的固液兩相流動過程，以此理論構(gòu)建合理的物

4、理模型，并在此基礎(chǔ)上，建立固液兩相流動的基本方程組，在方程中計(jì)入因葉輪旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力和科氏力等慣性力的作用，構(gòu)建泵內(nèi)固液兩相流動的數(shù)學(xué)模型。
　　 4、根據(jù)模型泵設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)參數(shù)運(yùn)用三維造型軟件PROE對其進(jìn)行三維造型，并利用預(yù)處理軟件ICEM對泵內(nèi)部流道區(qū)域劃分網(wǎng)格。
　　 5、基于Eulerian多相流模型和混合的RNGk-ε兩方程湍流模型，采用滑移網(wǎng)格技術(shù)，對模型泵內(nèi)的兩相流場進(jìn)行了全三維、定常計(jì)算，獲得不同顆粒

5、濃度、不同顆粒粒徑條件下泵內(nèi)液相和顆粒的流動規(guī)律。并以截面形式顯示計(jì)算結(jié)果，獲得速度、壓力、顆粒濃度分布、湍流黏度、湍動能及湍流強(qiáng)度等信息。對模型泵輸送清水和固液兩相流時(shí)的性能也進(jìn)行了預(yù)測，主要結(jié)論有:
　　 1、在葉輪流道內(nèi)，固相體積濃度分布極不均勻，細(xì)顆粒泥沙運(yùn)動軌跡偏離葉輪工作面，主要集中在葉輪吸力面及出口。
　　 2、在所研究的工況條件下，與清水工況相比，加入某些濃度、粒徑的細(xì)顆粒泥沙，離心泵內(nèi)的湍流粘度，湍動能