渣浆泵内部流场的定常与非定常数值模拟

发布时间：2020-05-31 23:29

【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。从渣浆泵使用中所普遍暴露的效率低、寿命短的主要问题来看,了解泵内部流场的流动规律显得尤为重要。泵内流场研究最直接、最可靠的方法是实验,但是面临着实验设备的投资大、实验的周期性长等一系列问题。目前CFD模拟已经达到一定的水平,并且成本低、可准确直观的反映出泵内的流动规律。本课题的主要研究内容和所做的主要工作如下: 1、根据渣浆泵的结构特点以及内部流场特征,忽略轮毂与后护板间的间隙流动,对渣浆泵内部流动区域进行了简化,并将其划分为进口区、转轮区、蜗壳区三个区域。 2、对渣浆泵进行精确的三维实体造型与网格划分,这为提高过流部件内部流动CFD数值模拟精度奠定了可靠的基础。 3、采用k-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软件对渣浆泵进行了定常与非定常情况下的数值模拟,结果如下: 1)对渣浆泵在清水介质下进行三维定常数值模拟,分析了流量变化对渣浆泵内外特性的影响; 2)运用合并网格与滑移网格技术,对渣浆泵在清水介质下进行三维非定常数值模拟,分析了非定常情况下随着叶轮的转动,瞬时出口压力与瞬时扬程的变化规律; 3)在定常情况下分析了不同固体颗粒直径及浓度对叶轮和蜗壳的压力场、速度场的影响,固体颗粒对渣浆泵效率与扬程的影响,固体颗粒对渣浆泵磨损的影响; 4)计算了渣浆泵背叶片所平衡的轴向力,模拟了背叶片对内外特性的影响,用模拟的方法验证了背叶片在密封方面所起的作用。由于时间有限及本人的经验不足,本课题有很多细节没有到位,有待继续研究和探讨。
【图文】：

三维网格,形式,复杂流动

I，著凡包括固粒所受的粘‘性阻力、压力梯度力、附加力、satfman力等各种力。NT简介T是用于计算流体流动和传热问题的程序。该软件设计基用户需求角度出发，，针对各种复杂流动的物理现象，F散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、最佳组合，从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算比较流行的商用CFD软件包，其全面的功能、广阔的适用CFD软件之一。使用GAMBrr作为其前处理软件，可三维几何模型和多种CAE软件的网格模型。对三维模型、金字塔形、四面体网格(图2.3)来解决具有复杂外根据具体情况对网格进行局部修改。

透视图,三维实体模型,叶轮

渣浆泵内部流场的定常与非定常数值模拟7.用同样的命令做出8个后背叶片。叶轮三维实体模型如图3.1所示，图3.2是叶轮实体模型透视图，从中可以看出叶片及背叶片形状。图3.1叶轮三维实体模型图3.2叶轮实体模型透视图2)蜗壳实体模型的建立1.按照蜗壳的水力图，利用做曲线的命令分别做出蜗壳八个截面的形状。2.利用变截面扫描方法直接生成蜗壳的第一至第八截面部分。3.利用边界混合命令生成扩散段部分。4.利用倒角命令生成隔舌。然后用旋转命令生成前后泵盖。为了避免泵进口的流动受到叶轮的影响，加入一个进口延伸段，直接用拉伸命令生成。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。生成的渣浆泵三维实体模型如图3.3所示，图3.4是泵的透视图。图3.3渣桨泵三维实体模型图14渣桨泵实体模型透视图3.2网格的划分计算网格生成是数值模拟的重要组成部分
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH311

【引证文献】