渣浆泵内部流场的数值模拟

发布时间：2020-04-25 19:33

【摘要】： 离心式渣浆泵广泛应用于水利、冶金、化工、电力等行业,用于输送水与固体颗粒混合形成的一种密度更高的两相流体。渣浆泵的设计大多都是按输送清水介质设计的,导致泵的运行效率低,噪声大,局部磨损严重,造成能源和设备的大量浪费,因此了解泵内部流场的流动规律,优化设计过流部件,进而提高效率、降低磨损显得尤为重要。虽然实验是最直接、最可靠的方法,但是仍然面临投资大、周期长等实际困难,实验数据的准确度和精度受测试仪器仪表及环境的制约,对内部流场的分析和细微流动机理的分析能力有限。而利用CFD软件模拟泵内部流场成本低,并且可以准确直观的反映出泵内的流动规律。 本文对一个离心式渣浆泵建立了三维实体模型,并划分了网格,采用比较成熟的κ-ε模型来封闭求解N-S方程。对封闭的方程组进行数值求解,采用有限体积法进行离散,压力修正使用SIMPLE算法。利用FLUENT软件模拟了渣浆泵在五种不同流量、五种不同颗粒直径、五种不同的进口初始固相浓度及五种不同转速下的两相介质内部流场,得出了泵内部压力分布,速度分布,固相浓度分布等重要的流场信息。 文中对得到的结果进行了分析,得出了流量,固体颗粒直径、初始固相浓度及转速对叶轮和蜗壳压力场、速度场的影响；并分析了颗粒对渣浆泵磨损的影响,为改善渣浆泵的抗磨损性能和优化设计提供了一定的参考依据。
【图文】：

加入一个进口延伸段，由于在后续的网格划分和计算中需要将叶片流道、进口延伸段以及蜗壳分开处理，所以最后生成进口延伸段与叶轮区域以及叶轮区域与蜗壳区域的祸合面。生成的渣浆泵整个流道的三维实体模型如图4.1和4.2所示。

图4.1渣浆泵的三维实体模型图4.2渣浆泵的实体模型透视图.2渣浆泵流道实体模型的网格划分计算网格是CFD模型的几何表达形式，，也是模拟与分析的载体。计算网格是流控制方程数值离散的基础。生成网格质量的好坏，对于获得一个较好的数值解有很影响，提高精度和分辨细部主要靠网格的合理布置和适当加密。网格的好坏会直接响到物理计算问题的计算精度和收敛速度，关系到流场计算是否成功。因此，网格术是CFD走向实用必须要解决的关键技术之一〔’3〕。目前，CFD计算多是通过专用的网格生成软件来制作所的，常用的专业商用软件括:GAMB仃、TGrld、GeoMesh、PreBFC和ICEMCFD等。这些专门的软件或工的使用方法大同小异，且各软件之间往往能够共享所生成的网格文件，同时，CFD有限元结构分析软件，如ANSYS、I一DEAS、R钉下冉N和ARIES等，也提供了专业的网格生成工具。本文选用的网格划分软件为Gamhit2.2.30，并在此基础上生成离心泵流道实体模
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH311

【参考文献】

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本文编号：2640610