离心泵气液固多相流动数值模拟与试验.pdf

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1、第28卷第14期522012年7月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringV01．28No．14Jul．2012离心泵气液固多相流动数值模拟与试验付强，袁寿其，朱荣生，陈景俊，王秀礼※(江苏大学流体机械工程技术研究中-11,，镇江212013)摘要：为研究离心泵输送含有气同液多相时内部的流动情况，采用Pro／E三维造型软件进行几何造型，基于ANSYSCFX软件应用雷诺时均方程、双方程湍流模型，并结合SIMPLEC算法对其内部i维气同液多相流各相流动规律进行数值计算，将计

2、算结果与试验结果进行对比结果表明：受气相所产生旋涡的影响，同相体积分数在径向量纲位置r／R2为0．4时达到最大值后直线急剧下降，下降至一定值后开始波动变化，而气相体积分数和径向量纲位置r／R2为0．4时较小，从径向萤纲位置r／R2为0．4以后急剧增大。气、周两相吒相影响对方颗粒的分布。气相主要集中在叶片T作向的中间位置，气相的存在使叶轮流道内产生旋涡，影响叶轮流道内的能量交换与传递；固相在没有旋涡的流道内是紧靠叶片表面运动的，在有旋涡流道内主要足随着旋涡旋转方向进行流动，固相所占比值的增加对流动轨迹的影响并不明显。对气液同多相流的深入研究和应用提供，有

3、价值的参考。关键词：离心泵，多相流，叶轮，数值模拟，试验doi：10．39690．issn．1002—6819．2012．14．009中图分类号：TH311文献标志码：A文章编号：1002—6819(2012)一140052—06付强，袁寿其，朱荣生．等．离心泵气液固多相流动数值模拟与试验研究[J】．农业工程学报，2012，28(14)：52—57．FuQiang。YuanShouqi，ZhuRongsheng，eta1．Numericalsimulationandexperimentongas-liquid—solidmultiphaseflowin

4、centrifugalpump[J]．TransactionsoftheChmeseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2012，28(14)：52—57．(inChinesewithEnglishabstract)0引言在农业、矿山、电力、污水处理及化工等行业中大量的离心泵所输送的介质是含有水、固体颗粒和少量气体的多柏混合物，如浆体管道输送中的加气减阻、凝结水循环、流程物料流动、液态排淹、浮选矿浆、纸浆循环等均是含气两相或含气三相流。气相以溶解再挥发、化学反应释放、起跑作用、

5、系统漏吸气等多种形式混入被循环的流体中，从而严重影响离心泵的正常运转。由于多相流动理论的复杂性，其设计理论很不完善，在工程中多数的设计基本卜-还是采用常规的清水泵设计方法加以修正来进行设计，以至于所设计泵的性能和运行稳定性都得不到有效保证，为了能设计出满足实际丁况运行需要的多相流离心泵应先了解离心泵内部的流动变化规律后根据实际情况指导工程设计。多相流动理论包括固液两相流、气液两相流及气固液多相流等方面。针对固液两相方面的研究主要有吴春笃tlj等利用FLUENT软件对旋流分离器进行数值模拟；刘收稿1：I期：2011．09，14修订日期：2012．06．2

6、9基金项目：国家杰出青年科学荩金(50825902)，国家科技支撑计划项目(20

7、lBAFl4804)。江苏省自然科学基金项目(BK2011504)，江苏高校优势学科建设工程资助项目作者简介：付强(1975一)，男，黑龙江宝清人，助理研究员，博士-主要从事流体机械内部流动研究。镇江江苏大学流体机械工程技术研究中心，212013。※通信作者：千秀礼(19s2一)，男，山东烟台人，博十生，主要从事流体机械设计和试验方面的研究。镇江江苏人学流体机械工程技术研究中心，212013。Emaihjsuwxl@163．㈣栋等[21、杨敏官等131、袁寿其等‘41、李

8、斌掣51对特殊用途离心泵内部三维固液两相湍流数值模拟分析，获得了内部流动规律；潘中永【6】等分别对搅拌罐内的浆体两相流进行了研究。在气液两相流方面的研究主要有Hazra【7J采用雷诺时均方程和混合长度模型模拟连续相、拉各朗日方法模拟分散相，对泵内的稀疏两相流进行了研究。Jose悼’采用基于离心泵叶轮内气泡受力分析的数值模拟技术，对离泵抽送气水混合物进行计算，并与试验结果对比，给出两相流条件下的扬程损失，也得出了气泡尺寸与气泡体积分数之间的影响关系：Francois掣9J在专用试验台架上对不同设计轴流式离心泵模型进行测试，为高效分离和抽送轴流式离心泵的关

9、键设计和运行参数提供了依据，发展了轴流式离心泵的理论模型，并应用于气油两相流的抽送；黄思【10