沙粒粒径对高比转速离心泵非定常特性的影响

作者：欧铭,宋文武,由丽华,等. 日期：2024-12-24/span> 浏览：250 查看PDF文档

摘要:在离心泵实际运行环境中,固液两相流中存在的沙颗粒会直接影响离心泵运行的效率及稳定性,因此,以一比转速ns=157的离心泵为例,对不同粒径沙粒在泵中的运动特性进行了仿真模拟分析。首先,采用CFturbo及UG等软件对离心泵进行了三维建模及优化处理,使用ICEM软件对模型进行了全流域网格划分,使其达到了计算精度要求;然后,利用ANSYS商业软件进行了计算前处理,再结合Mixture多相流模型与Finnie磨损模型设计了五种不同沙粒粒径,并对其进行了全流道仿真模拟;最后,根据仿真计算结果分析了不同粒径沙粒在泵流道中的运动分布、磨损情况及其对泵的瞬态影响。研究结果表明：在粒径为0.04mm~0.2mm范围内,沙粒直径每增大0.04mm,泵扬程降低1.3%左右,效率降低0.6%~1.5%;沙粒主要聚集在叶片吸力面外侧尾缘处、泵前盖板、蜗壳隔舌处,且其浓度与沙粒粒径大小呈正比关系;沙粒粒径每增加一个梯度,其在吸力面分布面积将增加约5%,最高占叶片面积约35%;由于结构差异,在蜗壳流道内,低直径沙粒更容易悬浮在流道中造成聚集,在叶轮流道中较大直径的沙粒会由于摩擦力而聚集;以粒径0.08mm为界,小直径沙粒引起的压力脉动幅值与径向力增长的速率均小于大直径沙粒。

关键词:离心泵;固液两相流;沙粒运动分布;磨损状况;运动特性;Mixture多相流模型;Finnie磨损模型

中图分类号:TH311文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)12-2282-10


本文引用格式:

欧铭,宋文武,由丽华,等.沙粒粒径对高比转速离心泵非定常特性的影响［J］.机电工程,2024,41(12):2282-2291.

OU Ming, SONG Wenwu, YOU Lihua, et al. Influence of sand particle size on unsteady characteristics of high specific speed centrifugal pump［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(12):2282-2291.