帶有前置攪拌裝置污水泵的水力優(yōu)化及固液兩相流場特性研究.pdf

1、污水泵廣泛應用于環(huán)保、市政、礦山、石油、化工、鋼鐵工業(yè)以及污水處理等領域，與人們的日常生活密不可分。隨著人們生活水平的日益提高及城市化進程的逐步加快，污水泵所輸送的介質種類日漸增多，因此，污水泵對抗堵塞性、防纏繞性以及耐磨損性和可靠性的要求也越來越多。而污水泵葉片后掠的結構型式可通過葉片提前對入口流體介質進行做功，攪拌入口處流體介質中的纖維、顆粒等雜質，使其順利進入蝸殼，這是常規(guī)葉片污水泵無法實現(xiàn)的;并且在泵進口安裝的攪拌裝置，實現(xiàn)了攪

2、拌與抽送一體化，既環(huán)保又節(jié)能。
　　本文利用數(shù)值計算與試驗研究相結合的方法，首先對后掠式雙葉片污水泵進行優(yōu)化設計并對其內部流場及磨損機理進行研究，其次，利用數(shù)值計算方法對帶有前置攪拌裝置的后掠式雙葉片污水泵的攪拌流場和磨損特性進行分析。目的是提高污水泵的通過性能和抗堵塞性能，并為污水泵的優(yōu)化設計提供理論依據(jù)，主要研究內容及取得的成果有:
　　(1)提出了前緣后掠式污水泵的設計方法，并在對國內外大量優(yōu)秀污水泵水力模型分析的基礎

3、上，對原有的水力設計方法進行改進，進一步完善了污水泵的設計理論與方法。
　　(2)總結了葉輪主要幾何參數(shù)的設計規(guī)定，按照正交試驗設計出9組葉輪，通過CFD對其進行數(shù)值分析，研究出影響后掠式雙葉片污水泵效率、揚程的主要因素，優(yōu)化得出最優(yōu)設計方案。
　　(3)基于Particle模型，采用SIMPLEC算法，并采用多重參考坐標系法對優(yōu)化后的后掠式雙葉片污水泵進行固液兩相流數(shù)值模擬。其中液相采用標準k-ε雙方程湍流模型，固體顆粒則

4、采用離散相零方程模型。分析了不同固相體積分數(shù)、固體顆粒直徑以及不同前緣后掠角時固相顆粒在污水泵內的分布情況，并在此基礎上進一步探究污水泵的磨損機理，從而分析了該后掠式雙葉片污水泵內部過流部件的磨損情況。
　　(4)對優(yōu)化后的后掠式雙葉片污水泵進行了試驗研究，并將樣機試驗結果與數(shù)值模擬計算結果進行了對比分析，結果表明:在額定流量點處，優(yōu)化設計方案效率為80％，高于國家標準規(guī)定值2.5個百分點，且從其外特性曲線圖上可以看出，樣機的高效

5、區(qū)較寬，未出現(xiàn)駝峰，且高效點位于額定流量點附近。
　　(5)介紹了攪拌裝置的應用并創(chuàng)造性地提出將其運用于后掠式雙葉片污水泵領域，給出了所研究攪拌裝置的幾何尺寸，利用UG軟件對其進行了三維造型，通過CFD數(shù)值模擬方法研究了在不同安裝高度情況下，帶有前置攪拌裝置污水泵內部流場的特性及污水池內攪拌流場的特性。
　　(6)在上述帶有攪拌裝置污水泵數(shù)值分析的基礎上，進一步探究了該型污水泵內部固相顆粒的分布情況，并與之前未安裝攪拌裝置時