离心泵气液固多相流动数值模拟与试验_付强（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）离心泵气液固多相流动数值模拟与试验付强,袁寿其,朱荣生,陈景俊,王秀礼※(江苏大学流体机械工程技术研究中心,镇江212021摘要:为研究离心泵输送含有气固液多相时内部的流动情况,采用Pro/E三维造型软件进行几何造型,基于ANSYSCFX软件应用雷诺时均方程、双方程湍流模型,并结合SIMPLEC算法对其内部三维气固液多相流各相流动规律进行数值计算,将计算结果与试验结果进行对比结果表明:受气相所产生旋涡的影响,固相体积分数在径向量纲位置r/R2为0.4时达到最大值后直线急剧下降,下降至一定值后开始波动变化,而气相体积分数在径向量纲位置r/R2为0.4时较小,从径向量纲位置r/R2为0.4以后急剧增大。气、固两相互相影响对方颗粒的分布。气相主要集中在叶片工作面的中间位置,气相的存在使叶轮流道内产生旋涡,影响叶轮流道内的能量交换与传递;固相在没有旋涡的流道内是紧靠叶片表面运动的,在有旋涡流道内主要是随着旋涡旋转方向进行流动,固相所占比值的增加对流动轨迹的影响并不明显。对气液固多相流的深入研究和应用提供了有价值的参考。关键词:离心泵,多相流,叶轮,数值模拟,试验中图分类号:TH311文献标志码:A文章编号:1002-6819(2021-14-0052-06付强,袁寿其,朱荣生,等.离心泵气液固多相流动数值模拟与试验研究[J].农业工程学报,2021,28(14:52-57.FuQiang,YuanShouqi,ZhuRongsheng,etal.Numericalsimulationandexperimentongas-liquid-solidmultiphaseflowincentrifugalpump[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE,2021,28(14:52-57.(inChinesewithEnglishabstract0引言在农业、矿山、电力、污水处理及化工等行业中大量的离心泵所输送的介质是含有水、固体颗粒和少量气体的多相混合物,如浆体管道输送中的加气减阻、凝结水循环、流程物料流动、液态排渣、浮选矿浆、纸浆循环等均是含气两相或含气三相流。气相以溶解再挥发、化学反应释放、起跑作用、系统漏吸气等多种形式混入被循环的流体中,从而严重影响离心泵的正常运转。由于多相流动理论的复杂性,其设计理论很不完善,在工程中多数的设计基本上还是采用常规的清水泵设计方法加以修正来进行设计,以至于所设计泵的性能和运行稳定性都得不到有效保证,为了能设计出满足实际工况运行需要的多相流离心泵应先了解离心泵内部的流动变化规律后根据实际情况指导工程设计。多相流动理论包括固液两相流、气液两相流及气固液多相流等方面。针对固液两相方面的研究主要有吴春笃[1]等利用FLUENT软件对旋流分离器进行数值模拟;收稿日期:2021-09-14修订日期:2021-06-29基金项目:国家杰出青年科学基金(50825902,国家科技支撑计划项目(2021BAF14B04,江苏省自然科学基金项目(BK2021504,江苏高校优势学科建设工程资助项目作者简介:付强(1975-,男,黑龙江宝清人,助理研究员,博士,主要从事流体机械内部流动研究。镇江江苏大学流体机械工程技术研究中心,212021。※通信作者:王秀礼(1982-,男,山东烟台人,博士生,主要从事流体机械设计和试验方面的研究。镇江江苏大学流体机械工程技术研究中心,212021。Email:jsuwxl@163刘栋等[2]、杨敏官等[3]、袁寿其等[4]、李斌等[5]对特殊用途离心泵内部三维固液两相湍流数值模拟分析,获得了内部流动规律;潘中永[6]等分别对搅拌罐内的浆体两相流进行了研究。在气液两相流方面的研究主要有Hazra[7]采用雷诺时均方程和混合长度模型模拟连续相、拉各朗日方法模拟分散相,对泵内的稀疏两相流进行了研究。Jose[8]采用基于离心泵叶轮内气泡受力分析的数值模拟技术,对离泵抽送气水混合物进行计算,并与试验结果对比,给出两相流条件下的扬程损失,也得出了气泡尺寸与气泡体积分数之间的影响关系;Francois等[9]在专用试验台架上对不同设计轴流式离心泵模型进行测试,为高效分离和抽送轴流式离心泵的关键设计和运行参数提供了依据,发展了轴流式离心泵的理论模型,并应用于气油两相流的抽送;黄思[10]探讨了气液两相介质在螺旋轴流式叶片泵内的流动规律。谢鹏等[11]通过对气液混输泵的试验研究,分析了含气量和气液混合总流量两个关键因素变化对汽蚀性能的影响;李