基于數(shù)值模擬的礦用潛水排沙泵的研究.pdf

1、近年來,隨著我國能源需求的增加,國家對煤礦建設的投入力度不斷加大,“十二五”期間,我國將加快對全國14個大型煤炭生產(chǎn)基地的建設。隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模的進一步擴大,對煤礦排水設備的需求也日益增多。BOS型礦用潛水排沙泵適用于輸送含有泥沙、渣漿、纖維等懸浮固體顆粒的混合污水或者有一定腐蝕性的液體,是一種大功率排水設備,應用于煤礦、冶金、電力、建材等工礦企業(yè),或含有瓦斯等易燃易爆氣體的場所,有著較為廣闊的應用前景。
　　 本文結合山東某企

2、業(yè)生產(chǎn)的BQS100-550-315N型礦用潛水排沙泵,設計了一臺礦用潛水排沙泵,并首次對多級礦用潛水排沙泵內(nèi)部固液兩相流場和全流場進行了數(shù)值計算。本文的主要研究內(nèi)容和結論有:
　　 (1)設計。根據(jù)礦用潛水排沙泵的使用情況,以BQS100-550-315N型礦用潛水排沙泵為研究對象進行了結構設計和水力設計。在礦用潛水排沙泵結構設計方面,包括泵的整體結構,泵葉輪級數(shù),迷宮式平衡鼓軸向力平衡裝置的設計等。礦用潛水排沙泵的水力部件設

3、計主要包括葉輪水力設計和導葉水力設計。
　　 (2)網(wǎng)格模型。利用ICEMCFD網(wǎng)格技術對研究區(qū)域進行網(wǎng)格劃分,選擇了五組不同尺寸下的網(wǎng)格模型進行了數(shù)值計算,分別比較了五種不同網(wǎng)格尺寸下礦用潛水排沙泵在大流量、小流量和設計流量時所對應的泵的揚程、效率,五種不同網(wǎng)格尺寸下泵的流量-揚程曲線,通過綜合比較,選取了最佳網(wǎng)格數(shù)量的網(wǎng)格模型進行后續(xù)研究。
　　 (3)泵水力部件內(nèi)部流場數(shù)值計算。用FLUENT軟件中的RNG湍流模型

4、進行泵內(nèi)部清水流場計算,用FLUENT軟件中的Mixture多相流模型進行泵內(nèi)部固液兩相流場值數(shù)值計算,分析了不同工況下葉輪和導葉流道內(nèi)的流動狀況,不同顆粒直徑對顆粒分布的影響,對泵外特性的影響;不同體積分數(shù)對顆粒分布的影響,對泵外特性的影響;變工況對顆粒分布的影響。
　　 (4)全流場數(shù)值計算和泵外特性預測。在對泵前兩級葉輪清水流動和固液兩相流動分別進行數(shù)值計算和分析的基礎上,對泵全流場進行了數(shù)值計算,在數(shù)值計算的基礎上對泵的