螺旋離心泵內(nèi)固液兩相流及動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、雜質(zhì)泵是為輸送固液混合物設(shè)計(jì)的一類泵,目前已廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、煤炭、建材、石化、環(huán)保、水利、食品及港口河道疏浚等許多行業(yè)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)雜質(zhì)泵的需求量日益增大,但由于雜質(zhì)泵所輸送介質(zhì)的復(fù)雜性,葉輪內(nèi)部的流動(dòng)很難確定,對(duì)雜質(zhì)泵的研究和制造帶來(lái)了很大的困難[1]。
　　由于螺旋離心泵葉輪結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性，在運(yùn)行過程中所受一定的軸向力和徑向力，這對(duì)運(yùn)行效率具有較大影響。螺旋離心泵固液兩相流動(dòng)特性研究及結(jié)構(gòu)動(dòng)力性研究綜合

2、了其輸送固液兩相流介質(zhì)工況下計(jì)算域內(nèi)流動(dòng)特性以及整機(jī)力學(xué)特性的規(guī)律探尋，是對(duì)螺旋離心泵性能的綜合診斷。所以，基于研究固液兩相流介質(zhì)下力學(xué)特性研究的方法是對(duì)螺旋離心泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)、運(yùn)行效率的提高等問題具有很高價(jià)值。
　　本文利用商業(yè)軟件 FLUENT對(duì)螺旋離心泵進(jìn)行了固液兩相流計(jì)算，采用CFX+Workbench對(duì)其流體域和結(jié)構(gòu)域進(jìn)行了單向流固耦合計(jì)算，分別對(duì)其內(nèi)部流場(chǎng)、葉輪表面壓力分布、軸向力、徑向力以及葉輪表面應(yīng)力分布進(jìn)行了分析，

3、得出的結(jié)論如下：
　　(1)流場(chǎng)內(nèi)壓力分布比較均勻，壓力沿葉片包角的增大，在流道內(nèi)逐步增大，計(jì)算域內(nèi)基本沒有局部高壓、高速和局部低壓區(qū)，葉輪域內(nèi)靜壓在螺旋段末段壓力達(dá)到最大，并且在輪緣處最大，在離心段，壓力逐漸減??；蝸殼內(nèi)壓力分布均勻，沒有產(chǎn)生較大的壓力差，在第8斷面至出口的擴(kuò)散段內(nèi)壓力逐漸增大，并且在出口處壓力達(dá)到最大，這說明螺旋形壓出室的設(shè)計(jì)比較合理，能達(dá)到擴(kuò)壓作用；從泵出口的壓力分布可以看出，泵出口表面壓力分布不均勻，除輸送

4、Cv=20％的固液兩相流介質(zhì)時(shí)，泵出口出現(xiàn)局部高壓和低壓區(qū)，但在輸送Cv=20%的固液兩相流時(shí)，泵出口壓力分布比較均勻，呈梯度逐漸變化，這說明在該工況下螺旋離心泵具有較好的輸送能力。
　　(2)隨著固相體積分?jǐn)?shù)的增加，葉輪表面第二相在相同部位上的速度均呈遞減趨勢(shì)，這說明當(dāng)輸送固液兩相流介質(zhì)時(shí)，螺旋離心泵工作能力有所降低；葉片工作面的相同部位上，固相顆粒的速度大于背面速度，這說明葉輪的主要工作部位是葉片工作面，輸送介質(zhì)在葉片工作面的

5、軸向推進(jìn)作用下逐漸獲得能量，從而在葉輪出口被甩出；隨著葉片包角增大，固相顆粒在葉片表面上的速度逐漸增大，并且在螺旋段末端，其速度達(dá)到最大，然而在葉輪離心段，第二相速度逐漸減小，這說明在蝸殼內(nèi)的離心段內(nèi)，葉輪域內(nèi)的速度能逐漸轉(zhuǎn)化為壓力能。
　　（3）葉輪受到的軸向力與揚(yáng)程呈正相關(guān)，與流量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系；葉輪由于不對(duì)稱的緣故受到一定的徑向力，徑向力大小與工況相關(guān)，在設(shè)計(jì)工況下徑向力最小，越是偏設(shè)計(jì)工況，所受到的徑向力越大，即內(nèi)部流動(dòng)