離心泵內(nèi)鹽析液固兩相流動(dòng)的研究及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、在石油化工、制漿造紙、鹵水輸運(yùn)等現(xiàn)代工業(yè)中，伴有鹽析的液固兩相流動(dòng)現(xiàn)象十分普遍，析出的固體顆粒會(huì)阻礙流體機(jī)械的過(guò)流通道，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致堵塞和磨損現(xiàn)象的發(fā)生。鹽析現(xiàn)象造成工業(yè)生產(chǎn)中大量能源和資源的浪費(fèi)，對(duì)其進(jìn)行深入研究有助于節(jié)約能源、減少損失。
　　為更深入地探究鹽析機(jī)理，本文在自主設(shè)計(jì)的模型離心泵基礎(chǔ)上，結(jié)合群體平衡模型和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法，對(duì)典型工況下泵內(nèi)鹽析液固兩相流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬和深入分析，以下為所做的研究工作及取得的主要成

2、果：
　　1、簡(jiǎn)要介紹了鹽析液固兩相流及群體平衡模型的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，系統(tǒng)歸納了鹽析過(guò)程的基本機(jī)理，對(duì)晶體成核、生長(zhǎng)、聚并、二次成核還有破碎等微觀行為進(jìn)行了深入的闡釋?zhuān)l(fā)現(xiàn)晶體顆粒的產(chǎn)生主要是由于二次成核和非均相成核的作用，這兩種模式在鹽析現(xiàn)象中起到至關(guān)重要的作用；總結(jié)了鹽析晶體的輸運(yùn)方程，鹽析系統(tǒng)中具有的多種擴(kuò)散形式都受到輸運(yùn)過(guò)程的影響，此外輸運(yùn)作用將限制繼續(xù)析出鹽析晶體顆粒的速率；介紹了群體平衡模型的基本理論，引入的目的是為了

3、更好地描述顆粒群體的行為并且解釋其在系統(tǒng)環(huán)境下的動(dòng)態(tài)演化進(jìn)程。
　　2、運(yùn)用三維造型軟件Pro/E對(duì)模型泵全流場(chǎng)進(jìn)行三維建模，并采用非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格劃分葉輪和蝸殼流道區(qū)域，進(jìn)水段和出水段采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，為確保獲得可靠的模擬結(jié)果對(duì)局部位置進(jìn)行了網(wǎng)格加密；
　　3、為了將鹽析現(xiàn)象中各種微觀行為考慮在內(nèi)，本文借助用戶(hù)自定義函數(shù)導(dǎo)入晶體成核和生長(zhǎng)模型，以CFD-PBM雙向耦合方法對(duì)離心泵內(nèi)的鹽析液固兩相流場(chǎng)進(jìn)行了定常和非

4、定常數(shù)值模擬，研究了不同流量，不同體積分?jǐn)?shù)等流動(dòng)條件下的離心泵內(nèi)鹽析晶體顆粒尺寸分布情況與變化規(guī)律，得出“在葉片進(jìn)口處顆粒濃度分布較為均勻，而在葉片出口處從背面到工作面呈現(xiàn)明顯的逆濃度梯度；出口處晶體顆粒相的相對(duì)速度略大于液相”等結(jié)論；
　　4、以水力效率峰值、最高效率工況下的揚(yáng)程作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)、正交試驗(yàn)法、RSM方法對(duì)模型離心泵中的8個(gè)設(shè)計(jì)變量進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化分析，獲得了目標(biāo)函