渣漿泵內(nèi)部流場(chǎng)有限元與離散元仿真分析.pdf

1、渣漿泵是近年來(lái)由于物料運(yùn)輸顆粒較大而進(jìn)化出的一種效率較高、性能相對(duì)較強(qiáng)的離心泵。渣漿泵廣泛用于礦山，電力、冶金、煤炭、環(huán)保等行業(yè)輸送含有固體顆粒的漿體。渣漿泵在國(guó)民生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛、實(shí)用性強(qiáng)，在水力輸送方面發(fā)揮了不可替代的作用。目前離心式渣漿泵的設(shè)計(jì)是按照清水泵理論設(shè)計(jì)的，由于設(shè)計(jì)工況介質(zhì)與實(shí)際操作介質(zhì)物性差別很大，使得渣漿泵在實(shí)際運(yùn)用中的揚(yáng)程低于設(shè)計(jì)揚(yáng)程、效率偏低、磨損嚴(yán)重、壽命較短，導(dǎo)致渣漿泵的實(shí)際性能無(wú)法滿足生產(chǎn)需求。近年來(lái)，隨著計(jì)

2、算機(jī)和CFD技術(shù)的發(fā)展，研究人員將數(shù)值模擬技術(shù)很好的應(yīng)用到了兩相流泵的流場(chǎng)研究中，通過數(shù)值計(jì)算得到了許多非常有價(jià)值的流體流動(dòng)規(guī)律，為渣漿泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了有效的參考依據(jù)，同時(shí)在很大程度上節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本、縮短了實(shí)驗(yàn)周期。但由于兩相流介質(zhì)的復(fù)雜性、多邊性，使得當(dāng)前的數(shù)值計(jì)算很難找到一個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真分析，數(shù)值仿真計(jì)算仍需要更多學(xué)者投入更多的研究。
　　 論文主要的研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　 1、根據(jù)渣漿泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以

3、及內(nèi)部流場(chǎng)特征，使用Pro/E的三維造型功能，參照木模圖分別對(duì)進(jìn)口管，葉輪和蝸殼進(jìn)行了三維實(shí)體造型。
　　 2、采用目前非常流行的專用CFD前處理器ICEM軟件對(duì)離心式渣漿泵流道進(jìn)行結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，并對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行了無(wú)關(guān)性驗(yàn)證。
　　 3、采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型來(lái)封閉求解N-S方程。對(duì)封閉的方程組進(jìn)行數(shù)值求解，采用有限體積法進(jìn)行離散，壓力修正使用SIMPLE算法，利用FLUENT軟件對(duì)渣漿泵進(jìn)行了的數(shù)值模擬，結(jié)果如下:
　　

4、 1)運(yùn)用流體動(dòng)力學(xué)分析方法對(duì)離心式渣漿泵進(jìn)行流場(chǎng)數(shù)值模擬，討論漿體物性對(duì)壓力場(chǎng)的影響;
　　 2)在非定常情況下分析了顆粒粒徑及初始濃度對(duì)葉輪和蝸殼速度場(chǎng)的影響;
　　 3)分析了固體顆粒物性對(duì)渣漿泵效率與揚(yáng)程的影響。
　　 4、結(jié)合離散元原理，采用EDEM-Fluent耦合方法，對(duì)渣漿泵內(nèi)部?jī)上嗔髁鲃?dòng)進(jìn)行仿真分析。結(jié)果如下:
　　 1)分析了不同粒徑顆粒在耦合中的受力情況，并研究了渣漿泵壁面在運(yùn)動(dòng)中