為研究軸流泵輸送含沙水流時的工作性能,基于Euler多相流模型、RNG k-ε湍流模型與SIMPLEC算法,對軸流泵裝置內(nèi)固液兩相流動進行數(shù)值模擬。重點分析了0.8、1.0和1.2倍設計流量條件下軸流泵裝置在含沙工況和清水工況的能量性能和流態(tài)差別。同時,進一步探究了不同固相顆粒直徑和濃度對裝置內(nèi)部固液兩相流動的影響規(guī)律。結(jié)果表明:同一流量條件下,含沙工況下的泵裝置效率和揚程都比清水工況低,且導葉體和出水流道流態(tài)較清水工況差;隨著固相顆粒直徑的增加,葉輪葉片壁面處顆粒體積分數(shù)逐漸增大,且顆粒體積分布均勻性越差,固相顆粒主要集中于葉片壓力面進口處及吸力面靠近輪緣處;而隨著顆粒濃度的增大,葉片表面及導葉表面固相顆粒分布的均勻度變差,固相顆粒主要分布于靠近葉片壓力面進口處、吸力面靠近輪緣處,導葉處流態(tài)變差。研究結(jié)果可為軸流泵裝置的優(yōu)化設計提供一定參考。 

【文章來源】：人民珠江. 2020,41(04)

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

軸流泵裝置三維模型

整個計算模型包括進水流道、葉輪體、導葉體、出水流道4個計算域。采用ICEM軟件進行網(wǎng)格劃分,由于軸流泵裝置結(jié)構(gòu)比較復雜,采用適用性較強的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對泵裝置進行網(wǎng)格劃分[10],泵殼與葉輪外緣之間的間隙流動忽略不計,對葉輪段和導葉段的網(wǎng)格進行了局部加密以捕獲復雜流動特征,圖2為軸流泵裝置網(wǎng)格劃分示意。為保證計算精度和效率,對計算域的網(wǎng)格無關性進行了驗證。圖3為不同網(wǎng)格數(shù)時泵裝置效率,圖中橫坐標G表示網(wǎng)格數(shù),縱坐標η表示效率。由圖可知,當網(wǎng)格數(shù)目達到一定數(shù)量級以后,再增加網(wǎng)格數(shù)對數(shù)值模擬結(jié)果沒有明顯的影響,泵裝置效率的相對差值在一個百分點以內(nèi)。同時考慮到網(wǎng)格數(shù)目增加,對計算機資源的要求也將提高,導致資源浪費。因此,最終將全流道網(wǎng)格總數(shù)確定為380萬左右,并將近壁邊界層無量綱系數(shù)y+控制在300以內(nèi)。泵裝置各部分網(wǎng)格單元數(shù)及網(wǎng)格質(zhì)量見表1。

為保證計算精度和效率,對計算域的網(wǎng)格無關性進行了驗證。圖3為不同網(wǎng)格數(shù)時泵裝置效率,圖中橫坐標G表示網(wǎng)格數(shù),縱坐標η表示效率。由圖可知,當網(wǎng)格數(shù)目達到一定數(shù)量級以后,再增加網(wǎng)格數(shù)對數(shù)值模擬結(jié)果沒有明顯的影響,泵裝置效率的相對差值在一個百分點以內(nèi)。同時考慮到網(wǎng)格數(shù)目增加,對計算機資源的要求也將提高,導致資源浪費。因此,最終將全流道網(wǎng)格總數(shù)確定為380萬左右,并將近壁邊界層無量綱系數(shù)y+控制在300以內(nèi)。泵裝置各部分網(wǎng)格單元數(shù)及網(wǎng)格質(zhì)量見表1。表1 網(wǎng)格單元數(shù)以及質(zhì)量 部位 網(wǎng)格單元數(shù) 網(wǎng)格質(zhì)量 進水流道 879 351 0.60 葉輪 976 891 0.30 導葉 905 612 0.35 出水流道 1 003 803 0.45 總計 3 765 657 —

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3426548