离心泵含沙水流下非定常流动与磨损特性研究

摘要

离心泵作为一种应用广泛的流体机械，其特点是结构简单，性能稳定，操作简单以及维修方便。但离心泵实际运行环境多数为江河流域，流体成分中包含有固相颗粒。固相颗粒通常会导致离心泵的运行效率降低，并且会影响离心泵的安全运行，缩短离心泵过流部件的使用寿命。研究含沙水流下离心泵内的流体流动状态及磨损规律，对于掌握固液两相流下离心泵的流动，振动特性及其安全运行具有重要意义。
　　目前有关口环间隙的研究大都为清水泵，本文采用国际通用的数值模拟分析软件，通过对清水介质和固液两相介质下改变口环间隙大小后离心泵内流场的变化进行研究，阐明了固液两相流下间隙大小与离心泵的性能之间的联系，分析对比了两种流体介质下内流场变化及蜗壳不同监测点位置的压力脉动变化，得到了不同口环间隙下离心泵内固相体积分数的分布情况;研究固相颗粒浓度对离心泵流动状态影响，得到了固相颗粒浓度与离心泵性能之间的一般规律，获得了内流场固相分布、蜗壳和口环处的压力脉动随固相浓度的变化情况;基于磨损模型进行磨损计算，分析不同口环间隙下与不同固相浓度下与磨损计算相关的参数变化情况，得到了离心泵过流部件叶轮和口环的磨损变化规律。
　　本文旨在为提高含沙水下离心泵的运行稳定性，完善离心泵磨损特性研究，提供理论支撑。

目录

声明

摘要

符号说明

1．1 课题的研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 离心泵口环间隙流的研究

1．2．2 两相流模型的研究

1．2．3 磨损模型

1．2．4 离心泵磨损特性

1．3 主要研究内容

第二章 离心泵含沙水流非定常流动及磨损的研究方法

2．1 引言

2．2 离心泵建模

2．3 网格划分

2．4 离心泵内部流场数值计算

2．4．1 欧拉-欧拉模型简介

2．4．2 控制方程

2．4．3 湍流模型

2．5 边界条件与数值计算设置

2．6 数值模拟方法验证

2．7 本章小结

第三章 颗粒含量对离心泵的非定常流动影响

3．1 引言

3．2．2 含沙水流性能参数计算

3．3 颗粒含量对离心泵外特性的影响

3．4 颗粒含量对离心泵内流场的影响

3．5 颗粒含量对压力脉动的影响

3．6 本章小结

4．1 引言

4．2 口环间隙对外特性的影响

4．3 非定常间隙流动分析

4．4 压力脉动特性研究

4．5 本章小结

5．1 引言

5．2 磨损模型

5．3 叶轮磨损特性分析

5．3．1 不同间隙下叶轮磨损特性研究

5．3．2 不同浓度下叶轮磨损特性研究

5．4 口环磨损特性分析

5．4．1 不同间隙下口环磨损特性研究

5．4．2 不同浓度下口环磨损特性研究

5．5 本章小结

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果