《固液兩相流離心泵非定常流動誘導磨損機理研究》是依託江蘇大學，由汪家瓊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：固液兩相流離心泵非定常流動誘導磨損機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：汪家瓊
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
固液兩相流離心泵過流部件的磨損是電廠、化工等行業的瓶頸問題之一。目前固液兩相流離心泵的磨損機理尚不清晰、磨損模型尚不完善，非定常兩相流誘導磨損的機理在國內外未見報導。本項目擬對薄邊界層方程的大渦模擬方法、Finnie磨損模型等在模擬固液兩相流離心泵非定常流動及磨損方面的適用性進行研究；採用CFD數值模擬與PIV實驗相結合的方法，研究顆粒粒徑、液相流速等兩相流參數及葉輪形狀對流體脈動頻率、顆粒湍動能等非定常流場特性參數的影響規律；通過磨損模擬和磨損實驗相結合的方法，建立固液兩相流離心泵非定常流場特徵參數與磨損量的對應關係，用粗糙集理論等方法對流場特徵參數降維，用多元線性回歸的方法建立固液兩相流離心泵的磨損模型。該項目研究旨在揭示非定常兩相流誘導固液兩相流離心泵磨損的機理，對控制固液兩相流離心泵磨損，節約資源及對提升固液兩相流離心泵技術水平具有重要的社會意義和科學意義。
結題摘要
固液兩相流離心泵的過流壁面容易磨損是大型火電廠濕法脫硫工藝中急需解決的問題。隨著固液兩相流離心泵廣泛在環境保護、污水、煤礦、食品、電力等行業的套用，磨損問題顯得日益突出。 本研究的主要內容與創新點如下：1.查閱大量國內外文獻，了解固液兩相流離心泵的國內外研究現狀和發展動態，結合數值模擬計算的理論基礎，為本文三維不可壓縮的湍流計算建立流體力學基本方程、選擇湍流模型、多相流模型和離散相模型的方法提供基礎。２.利用三維造型軟體Pro/E及格線劃分軟體ICEM把固液兩相流離心泵全流道中各個水力部件進行建模裝配以及格線劃分，並且對模型的格線進行無關性檢查。３.通過不同顆粒密度、不同進口流量、不同葉輪轉速三個方面對固液兩相離心泵內部流場和磨損特性進行了定常模擬分析，總結歸納磨損特徵與流場特徵及初始條件的關係。在混合相模型下通過分析顆粒濃度分布、速度以及內部流場隨著不同初始條件變化規律，定性預測不同初始條件對過流部件磨損的影響，得出以下結論：顆粒密度越大、流量越小、轉速越高，葉輪流道越容易形成回流，加劇對壁面的磨損；葉片工作面比葉片背面容易受到磨損。從隔舌沿著蝸殼圓周壁面至泵出口各部位均是磨損嚴重區。 在離散相模型下結合顆粒運動軌跡以及Finnie沖蝕磨損模型，定量預測不同初始條件對過流部件磨損的影響，得出以下結論：隨著顆粒密度的增大，葉片工作面磨損總量依次是葉片背面的69.8%、233.7%、240.2%；隨著流量的增大，葉片工作面磨損總量依次是葉片背面的1140.8%、233.7%、306.5%；隨著轉速的增大，葉片工作面磨損總量依次是葉片背面的136.48%、233.7%、252.2%；從隔舌沿著蝸殼壁面至泵出口均有不同程度的磨損，尤其是隔舌附近更加嚴重，蝸殼總磨損量數量級遠大於葉輪總磨損數量級；顆粒密度、葉輪轉速的增大以及進口流量偏離設計流量時都會導致過流部件磨損增大。4.通過不同顆粒密度、不同進口流量、不同葉輪轉速三個方面對固液兩相離心泵內部流場和磨損特性進行了非定常模擬分析。在混合相模型下通過分析蝸殼近壁處壓力脈動、顆粒瞬態濃度分布、瞬態速度隨著不同初始條件的變化規律，歸納脈動流對顆粒瞬態濃度、速度隨時間變化規律，得出以下結論：蝸殼內各監測點壓力脈動均呈周期性變化，脈動流對顆粒分布影響很小，但對顆粒速度影響很大，顆粒瞬時速度同樣呈現周期性變化。
