固液两相流离心泵内部流场数值模拟与磨损特性

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1、2013年11月农业机械学报第44卷第11期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2013．11．010*固液两相流离心泵内部流场数值模拟与磨损特性汪家琼蒋万明孔繁余宿向辉陈浩(江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江212013)摘要:基于Particle模型和非均相模型，运用流场分析软件ANSYS-CFX对固液两相流离心泵的内部流场进行了数值模拟。对液相采用标准k-ε湍流模型，对固体颗粒相采用离散相零方程模型，壁面设置为自由滑移壁面条件。分析了在颗粒体积分数为0.1，固体颗粒直径分别为0.1、0

2、.25、0.5、0.75mm时，过流部件壁面处固体颗粒相的滑移速度。结果表明:随着颗粒直径的增大，壁面处固体颗粒相的滑移速度增大;固体颗粒相向叶片工作面偏移;在叶片头部、叶片压力面和吸力面的中部到尾部处、蜗壳起始段靠近隔舌处和靠近叶片压力面尾部的前后盖板处等壁面，固体颗粒相的滑移速度较大，磨损较为严重。关键词:离心泵固液两相流数值模拟滑移速度磨损中图分类号:TH311文献标识码:A文章编号:1000-1298(2013)11-0053-08NumericalSimulationofSolid-liquidTwo-ph

3、aseTurbulentFlowandWearCharacteristicsofCentrifugalPumpWangJiaqiongJiangWanmingKongFanyuSuXianghuiChenHao(ＲesearchCenterofFluidMachineryEngineeringandTechnology，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China)Abstract:Three-dimensionalsimulationwasperformedforthesolid-

4、liquidtwo-phaseturbulentflowincentrifugalpumpswithparticlemodelandinhomogeneousmodelseparatelybyANSYS-CFXsoftware．k-εturbulencemodelwasappliedtopredicttheliquid-phase，andanalgebraicequationknownasthedispersedphasezeroequationwasadoptedtopredictthesolid-phase．Al

5、lwallboundariesweresetasfreeslipwallconditions．Underthefractionvolumeof0.1，theeffectofthedifferentdiameters(0.1mm，0.25mm，0.5mmand0.75mm)ofsolidparticlesontheslipvelocityonthewallofflow-passagepartswasstudied．Theresultsshowthattheslipvelocityofsolidparticlesincr

6、easesalongwiththeincreaseoftheparticlediameter．Andsolidparticlesgraduallyaccumulatenearthewallofpresssurface．Therearethreeplaceswhereslipvelocityofsolidparticlesislargeranderosionofwallismoreserious，suchastheheadofbladeandthebladetrailingedge，alsotheshroudpartc

7、losetothebackpressuresideofblade．KeywordsCAMEO凯模CAE案例库:CentrifugalpumpSolid-liquidtwo-phaseflowNumericalsimulationSlipvelocityWearwww.cameo.org.cn为了研究固液两相流离心泵的磨损机理，研究引言者对固液两相流离心泵的流动特性进行了相关模拟［1～2］固液两相流离心泵过流部件的磨损是电厂、冶研究，并对过流部件的磨损规律进行了探［3～6］［7～9］金、化工、水利、食品和疏浚等行业的瓶

8、颈问题之一。索。目前，研究者较多采用Mixture模型对随着固液两相流离心泵的应用逐渐推广，磨损问题两相流泵进行模拟。近年来，采用Particle模型模拟显得日益突出。［10～15］固液两相流动的研究文献较多，但采用该模型收稿日期:2013-01-04修回日期:2013-02-21*国家自然科学基金资助项目(51209106)、江苏高校优势学科