旋流泵内部液固两相流场的计算及PDPA实验研究

发布时间：2020-05-18 09:54

【摘要】： 本文的研究工作在国家自然科学基金项目“叶轮机械内伴有盐析的液固两相流动的研究”(No．50476068)的资助下完成。 旋流泵广泛应用于污水渣物处理、固体物水力输送中，目前对其内部真实流动规律的认识尚不够充分。为探明旋流泵内部液固两相流动的规律，，也为叶轮机械内伴有盐析的液固两相流动理论的研究打下基础，本文在前人研究的基础上，自行设计旋流式模型泵一台，对其内部液固两相流场进行了数值模拟计算及实验研究。进行的主要工作及取得的成果如下： 1．简要介绍了国内外旋流泵及液固两相流的研究现状，阐述了旋流泵的水力设计及结构设计方法，并在此基础上自行设计了满足测量要求的旋流式模型泵； 2．运用Pro／E软件对设计的模型泵进行三维造型；并对泵内部流道区域进行非结构化网格划分，为提高网格质量及加快求解速度采用了局部加密技术； 3．采用Euler多相流模型及修正的κ—ε湍流模型对旋流泵在最优工况下的内部液固两相湍流场进行了数值模拟；为能与实测结果相比较，通过划分轴截面及轴面的方法，对各测点进行精确定位与结果显示，得出“在整个流道内，颗粒浓度最低区是在叶轮进口处叶片背面靠近叶轮后盖板处”等结论； 4．介绍了相位多普勒粒子测量技术(PDPA)在两相流测量及旋转机械内流测试的方法； 5．设计制造了实验装置系统，利用丹麦Dantec公司生产的三维相位多普勒粒子测速仪对模型泵在最优工况下的内部液固两相流场进行测量。 6．将实测结果与计算结果进行对比，并扼要分析了液固两相在泵内部的周向速度(绝对速度在圆周方向的分量)、轴向速度、径向速度及相对应的脉动速度分布规律，提出“液固两相在叶轮与无叶腔中的周向速度分布差异较大”等观点。
【图文】：

旋流泵内部流动区域包括无叶腔流动区域和叶轮流动区域，结构较复杂，作为一个整体，要生成结构化网格则存在一定的难度，因而在这里适用非结构化网格来进行划分，其网格划分结果可见图3.2.1所示。图3.2.1网格划分结果3.3旋流泵内部液固两相流场计算模型3.3.1计算模型选择目前对液固两相流的数值模拟不外乎两类方法，即Euler方法和ugrange方法。第一类方法把固相作为拟流体，认为固相与流体是共同存在且相互渗透的连续介质，两相同在Eule:坐标系下处理，即连续流体模型。这类模型经历了无滑移模型、小滑移双流体模型、有滑移一扩散的双流体模型各阶段，以及近年来发展起来的以颗粒碰撞理论为基础的颗粒动力学双流体模型。根据推导建立双流体模型所采用的方法，可分为连续介质模型、颗粒群模型、以颗粒碰撞理论为基础的动理学模型等。对密相液固两相流，这类模型能通过固体薪度和固体压力来表示固相间相互作用。第二类方法把流体当作连续介质

流泵内部液固两相流场，根据实验得到的泵特性运行参数作为计算条件，主要参数如下:流量:Q二9.6m3小，扬程:H=17.2m，转速:n=2956r/min，比转速:n，=66的氯化钠溶液为介质，其中氯化钠固相颗粒体积浓边界条件
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH31

【引证文献】

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本文编号：2669546