基于固液兩相流的離心泵性能研究及優(yōu)化設計.pdf

1、固液兩相離心泵輸送的是兩相流介質，其內(nèi)部流場與性能和清水泵差距甚大，由于固相的存在，使得泵存在揚程和效率低下，磨損嚴重等問題，導致兩相流泵的工作效率低，使用壽命縮短。因此，進行固液兩相離心泵優(yōu)化設計，提高其各項性能至關重要，意義深遠。本文應用商用ANSYS軟件，采用CFD數(shù)值模擬，對固液兩相離心泵進行CFD模擬計算并對其葉輪進行優(yōu)化且進行數(shù)值模擬。本文主要工作如下：
　　首先，對固液兩相離心栗的全流道進行建模并劃分網(wǎng)格，對所用網(wǎng)格

2、進行無關性驗證。對離心泵設定邊界條件后進行了定常數(shù)值模擬，研究單一粒徑條件下，離心泵在不同固相體積分數(shù)工況的流場特性。研究結果表明：離心泵的揚程隨固相體積分數(shù)的增加先上升后下降，其效率持續(xù)下降，葉片所受壓力逐漸增大，且壓力面較吸力面增大幅度更大。
　　其次，對泵在單一粒徑和組合粒徑條件下的磨損和空化性能規(guī)律進行了研究。研究結果表明：顆粒直徑和固相體積分數(shù)是影響兩相流泵磨損和空化性能的主要參數(shù)，組合粒徑下磨損程度更深，主要集中在葉輪

3、后蓋板和葉片壓力面，單一粒徑下的磨損則集中在前蓋板和葉片吸力面出口；固相顆粒對泵空化具有一定影響，主要集中在葉輪頭部進口。
　　然后，對離心泵進行葉輪改型設計，改變?nèi)~片安放角和葉片包角，二者均按β曲線變化且具有關聯(lián)性，對改型前后的五種方案進行數(shù)值模擬。研究結果表明：當葉輪進口安放角與進口包角的比值過大或過小，均未有優(yōu)化效果；當比值略小于原始方案時，泵的效率達到最高，為效率最優(yōu)方案；當比值略高于原始方案時，高效率范圍最大，為高效最優(yōu)