多相流条件下转速对矿浆泵空化特性影响

摘要

深海采矿矿浆泵作为深海采矿水力提升装备的关键部分，其性能的好坏直接决定了装备的效率。针对深海采矿矿浆泵空化现象,探究转速对泵空化的影响规律,基于固液气三相流理论知识,通过欧拉多相流模型、Schnerr and Sauer空化模型、RNG k-ε湍流模型,分别对不同转速下的矿浆泵进行稳态全流道空化仿真,分析压力场、速度场及空泡体积分布,并进行实验验证.研究结论表明:矿浆泵首级叶轮叶片入口处出现负压区,是空化现象的主要发生位置,随着流线方向压力逐渐上升,空泡消失;转速从960r/min增加至2000r/min的过程中,低压区面积迅速扩展,空泡也从无到大面积分布,空化现象剧烈,扰乱了泵内流场的稳定性,增加了能量的损耗,使泵的效率下降到30％,因泵转速提高流体在高动能下扬程上升至90.89m.