双吸式离心泵叶轮泥沙磨损数值模拟-论文.pdf

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1、第31卷第3期水力发电学报Vo1．31No．32012年6月JOURNALOFHYDR0ELECTRICENGINEERINGJun．，2012双吸式离心泵叶轮泥沙磨损数值模拟钱忠东，王焱，郜元勇(武汉大学水资源与水电工程国家重点实验室，武汉430072)摘要：采用欧拉一拉格朗日多相流模型，对双吸式离心泵内的水流和泥沙颗粒运动进行了模拟，并采用离散相冲击磨损模型对不同泥沙浓度和粒径条件下的叶轮磨损进行了分析，分析结果表明：离散相冲击磨损模型可以准确预测叶轮的磨损位置和磨损强度；随着泥沙浓度的增加，叶片的磨损强度显著提高；叶片吸力面的磨损强度明显高于压力面，压力面的磨

2、损位置集中在叶片的进口和出口处，吸力面的磨损位置则随着泥沙浓度的增加而改变；泥沙粒径是影响磨损强度的重要因素，随着粒径的减小，磨损强度显著降低。关键词：双吸式离心泵；磨损；离散相模型；数值模拟中图分类号：TH311，TV136．2文献标识码：ANumericalsimulationofsedimenterosionindouble-suctionscentrifugalpumpQIANZhongdong，WANGYan，GAOYuanyong(StateKeyLaboratoryofWaterResourcesandHydropowerEngineeringScie

3、nce，WuhanUniversity，Wuhan430072)Abstract：Waterflowandsedimentmovementinadouble—suctionscentrifugalpumpweresimulatedwithanEuler-Lagrangemuhiphaseflowmodel，anderosionoftherunnerbydifferentsedimentswaspredictedwithaparticleerosionmode1．Theresultsshowthattheerosionmodelcanaccuratelypredict

4、theerosionrateanderosionpositionontherunner．Theerosionrateincreasessignificantlywithsedimentconcentrationinereasinganddecreaseswiththedecreasingofsedimentdiameter．Fordifferentsedimentconcentrations，theerosionrateonthebladeSsuctionsideisalwaysgreaterthanthatonitspressureside．Onthepressu

5、residetheerosionnearthepassageinletandoutletismoresevere，whileonthesuctionsidetheerosionlocationchangeswithdifferentsedimentconcentration．Keywords：double—suctionscentrifugalpump；erosion；discretephasemodel；numericalsimulation0引言双吸式离心泵具有流量大、扬程高的特点，被广泛应用于引黄灌区的提水灌溉中。由于河流的含沙量大，对离心泵过流部件产生严重的

6、磨损。使离心泵本身的结构材料受到破坏，造成离心泵的出水流量减少、装置效率降低、抗汽蚀性能恶化，严重危害离心泵的安全和稳定运行。许洪元等采用高速摄影技术研究了单吸式离心泵内的固体颗粒运动轨迹⋯，Yoshiro等研究了固体颗粒对不同的涂层材料的磨损嵋。相关研究多以单吸式离心泵为对象，对双吸式离心泵的研究报道较少。近年来，计算流体力学(CFD)作为一种崭新、强大而有效的研究工具，已广泛应用于离心泵内部流动的研究。随着CFD技术的发展，水泵流场计算目前已发展到全三维、粘性、多相流阶段，CFD方法对水泵及水泵装置性能预测的结果已达到工程应用精度。。本文采用CFD全流道数值模拟

7、的方法，运用离散相冲击磨损模型计算了双吸式离心泵过流部件的泥沙磨损强度，分析了不同泥沙浓度、粒径对过流部件磨损的影响。1物理模型计算采用的双吸式离心泵全流道模型如图1所示，计算区域包括进口部分、叶轮部分、弯管部分和出口部分。收稿日期：2010~9．10基金项目：国家自然科学基金资助项目(51079106)；中央高校基本科研业务费专项资金资助(2103002，5082019)作者简介：钱忠东(1976一)，男，教授，博士．E—mail：zdqian@whu．edu．cn第3期钱忠东等：双吸式离心泵叶轮泥沙磨损数值模拟229参考文献：许洪元，吴玉林，高志强，罗先武．