基于颗粒摩擦和碰撞模型的离心泵叶片磨损预测.pdf

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1、第41卷第2期兰州理工大学学报VoI．41No．22015年4月JournalofLanzhouUniversityofTechnologyApr．2015文章编号：1673—5196(2015)02-O055-O6基于颗粒摩擦和碰撞模型的离心泵叶片磨损预测程效锐，董富弟，杨从新，赵伟国，张楠(1．兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州730050；2．兰州理工大学甘肃省流体机械及系统重点实验室，甘肃兰州730050)摘要：采用雷诺时均N-S方程、RNGk-e模型和SIMPLE算法，以含沙水为介质，基于代数滑移混合物模型(alg

2、e—braieslipmixturemodel，ASME)对一台单级双吸式离心泵内固液两相流动进行全三维不可压缩定常流动数值模拟，其中转子与定子之间耦合方式采用“冻结转子法”实现．通过对比清水及含沙水介质时泵外特性试验数据与数值模拟结果，验证了数值计算方法的可靠性．基于颗粒摩擦和碰撞模型对固相体积分数分别为5、1O、15％时叶片工作面和背面摩擦磨损强度和碰撞磨损强度进行预测，结果表明：在同一固相体积分数时，从叶片进口至出口碰撞磨损强度逐渐增大，且工作面大于背面，摩擦磨损强度呈现先增大后减小，又逐渐增大的趋势；随着固相体积分数增大，

3、叶片表面碰撞磨损强度和摩擦磨损强度逐渐增大，摩擦磨损强度沿着整个叶片均大于碰撞磨损强度．关键词：离心泵；固液两相流；磨损预测；磨损模型；数值模拟中图分类号：TH31文献标识码：AWearpredictionofcentrifugalpumpbladebasedonparticlefrictionandcollisionmodelCHENGXiao-rui，DONGFu—di，YANGCong-xin’ZHAOWei—guo．ZHANGNan’(1．CollegeofEnergyandPowerEngineering，Lanzhou

4、Univ．ofTech．，Lanzhou730050，China；2．KeyLaboratoryofFluidMachineryandSystems，l~anzhouUniv．ofTech．，I．anzhou730050，China)Abstract：Basedonalgebraicslipmixturemodel，usingSIMPIEalgorithm，takingsilt—ladenwaterasmedium，andRNG肛eturbulencemodeinReynoldstime-averagedNavier-Stokes

5、equation，thefullthree-dimensionalincompressiblestationarysolid-liquidtwo-phaseflowinadouble-suctioncentrifugalpumpwasnumericallysimulated．The“frozenrotormethod”wasusedtorealizethecouplingmodeofrotorwithsta—tor．Bymeansofcomparingtheexternalcharacteristictestdataofthepu

6、mpwithfreshorsilt-ladenwaterasmediumtonumericsimulationresult，thereliabilityofthenumericcomputationmethodwasverified．Basedonparticlefrictionandcollisionmodel，thewearintensityoffrictionandcollisiononbladepressureaodsuctionsurfaceswaspredictedinthecaseofdifferentsolidvo

7、lumefractions(5，100A，and159／6)。Theresultsshowedthatwhenthesolidvolumefractionwasidenticalthecollisionwearintensityofsuctionsurfacewouldgraduallyincreasefrombladeinlettooutlet．Andthecollisionwearofthepressuresurfacewouldbemoreseriousthanthatofsuctionsurface．Thefriction

8、wearintensitywouldincreaseatfirstthendecrease，andthenagainincrease．Withsolidvolumefractionincreasing，thewearintensityoffrict