小粒径固液两相流在旋流泵内运动的数值模拟.pdf

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1、FLUIDMACHINERYVo1．38，No．7，2010文章编号：1005----0329(201O)O7—0o2O—04小粒径固液两相流在旋流泵内运动的数值模拟李易松，魏建峰(中国船舶重工集团713所，河南郑州450015)摘要：为了分析旋流泵内固液流动特性，采用Eulefian多相流模型，扩展的标准K一￡湍流方程与SIMPLEC算法，应用流体动力学软件FLUENT对旋流泵叶轮内固液两相湍流进行了数值模拟。分析了多种粒径及浓度条件下的固相体积浓度分布规律。在旋流泵叶轮固液两相流动中，固体颗粒还是主要集中于叶轮工作面，因而会加剧叶轮工作面磨损破坏速度。数值结果表明，泥沙颗粒直径变大以

2、及泥沙浓度的加大都会使旋流泵扬程和效率下降，其中浓度的变化对扬程和效率的影响更明显。关键词：旋流泵；内部流动；两相流；数值模拟中图分类号：TB65文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2010．07．005NumericalSimulationofInteriorFlowinVortex--PumpforLiquid·-solidTwo-phaseMediumwithSmallSizeParticlesLIYi—song．WEIJian—feng(713thResearchInstituteofChinaShipbuildingIndustryCorpo

3、ration，Zhengzhou450015，China)Abstract：Tostudytheflowcharacteristicsofvo~ex—pump，solid—liquidtwo—phaseturbulentflowinvo~ex—pumpcentribugalrotorissimulatedbyusingFluentsoftwarewithEulerianmodel，standardK—eturbulencemodelandSIMPLECalgorithm．Distributionofvolumefractionisanalyzedfordifferentsolidpart

4、iclediametersandsandyvolumefractions．Neartheexitofrotor，solidparticlestendtowardssuctionsurfaceattheconditionsofsmallparticlediameterandlowsandyvolumefraction．However，solidparticlesaremainlyconcentratedonpressuresurface，thusthewearofpressuresurfacewillbeaccelerated．Fromsimulationresultsitcanbecon

5、cludedthathydroheadofimpellerandeficiencydeclinewiththeincreaseofvolumefractionoratthebiggerparticlediameter．Changinginvolumefractionimpactonhydroheadandefficiencyismoreobvious．Keywords：vortex—pump；innerflow；two—phaseflow；numericalsimulation1前言和浓度分布，捕捉到了一些重要的流动现象，这对探索影响旋流泵性能的因素、改进叶型设计、提高随着水力输送各种固

6、态物质的领域不断扩整机性能提供了参考。大，杂质泵得到了广泛的应用，由于水力输送的杂质越来越复杂，在输送介质过程中对泵的无堵塞2数值方法性和运行的可靠性有较高要求。旋流泵作为杂质泵的一种，结构简单、运行平稳、吸入性能好，但其考虑含沙水固液两相之间的相互作用，由于效率却无法与一般离心泵相比¨0J。为了提高输颗粒的粒径比较小，因此含沙水又可以作为连续送固液两相流体时的效率和抗磨损性能，对其内介质来处理，即固液两相流采用双流体模型。双部流场进行研究是很有必要的。本文以含沙水为流体模型的连续性方程和动量方程为]：研究对象，对不同粒径和不同浓度情况下的小粒流体相：，径固液两相流在螺旋离心泵内的流场进

7、行了数值+·=0(、)，模拟。计算得到了旋流泵内部流场的速度、压力收稿13期：2oo9—12—o3修稿13期：20lO—o6—032010年第38卷第7期流体机械21式中——流体的局部密度直径80mm，无叶腔宽度70mm。用Pro／E对旋流u广流体的速度泵的三维实体进行造型设计并通过gambit进行网格划分，得到模型见图1和网格示意见图2。[+(·)]=一F+V·[(1一)弓](2)式中F——单位体积的相间相互作用力——固粒容积系数