论文部分内容阅读
现代社会工业高度发展,越来越多的生产过程都需要输送多相流体介质,所以多相流体介质的混输技术是当今社会输送技术的发展趋势,而多相混输泵也在此时应用而生。螺旋离心泵是一种具有容积泵与离心泵两方面作用的新型多相混输泵。与一般的离心泵相比,螺旋离心泵具有无堵塞性能好、无损性能好、效率高,功率曲线比较平缓等许多优点。故其在工业领域得到了广泛的应用。随着当今社会的不断发展,工业生产对螺旋离心泵的使用环境要求越来越严格,普通的螺旋离心泵采用螺旋形的叶轮,蜗壳式的压水室来进行设计,虽然能在较大程度上满足工业的需求,但由于受泵结构的影响,在某些条件下,由于受井径等限制,需要较小的轴向尺寸,因此不能在水下以及深海等工业领域广泛使用。而轴流泵内流体虽然是轴向进出口,但是其扬程较低,在许多情况下不能满足生产需求。本文针对泵行业以及工业的需求,提出将普通螺旋离心泵的叶轮,与空间导叶型的压水室结合,使得螺旋离心泵内流体的的进出口在同一直线上,形成了导叶式的螺旋离心泵。其独特的结构既融合螺旋离心泵与空间导叶式压水室两者的优点,也解决了工业需要轴向流动式的水泵扬程较低的问题。由于螺旋离心泵的输运介质大多为固液两相,而固相和液相的密度不同,在混输运行时会使不同相产生滑移速度,这样不但影响泵的水力性能,而且容易使过流部件的表面由于固相积聚造成磨损。因此探究固液两相流动在导叶式螺旋离心泵内部流动情况,可以为改进螺旋离心泵的性能以及对其研究与优化提供有效参考和依据。本文针对导叶式螺旋离心泵内部固液两相流动情况的主要研究内容如下:1、利用FLUENT软件对导叶式螺旋离心泵清水介质下全流道进行数值模拟,并验证导叶式螺旋离心泵的设计的合理性。2、利用FLUENT软件对导叶式螺旋离心泵在5种不同流量、5种不同固相体积浓度下的内部固液两相流流场进行了数值模拟与分析,获得了导叶式螺旋离心泵在不同流量和不同固相体积浓度对其外特性跟过流部件的内流场(压力、速度、固体浓度分布)的影响。3、对导叶式螺旋离心泵与蜗壳式螺旋离心泵进行内外特性对比分析,得出导叶式螺旋离心泵的优点与适用场合。并对导叶式螺旋离心泵的过流部件磨损进行了分析。通过对导叶式螺旋离心泵的理论分析与数值模拟计算,得出的主要结论如下:1、首先对导叶式螺旋离心泵在清水的设计工况下的数值模拟,得出了导叶式螺旋离心泵在清水介质下的过流流道内部的流动状况,并验证了导叶式螺旋离心泵的设计是比较合理的。2、通过对导叶式螺旋离心泵固液两相流动固相浓度一定流量不同的工况下的数值模拟结果进行分析,得出了导叶式螺旋离心泵在固相浓度一定但流量不同的各过流部件的压力、速度、固相浓度的变化规律。3、通过对导叶式螺旋离心泵在设计流量且进口不同固相浓度的数值模拟进行分析,得出了导叶式螺旋离心泵在设计流量不同固相体积分数下各过流部件的外特性以及压力、速度、固相浓度的变化规律。4、通过对导叶式螺旋离心泵的数值模拟计算,得出了导叶式螺旋离心泵在不同流量不同固相浓度下的流量扬程曲线以及轴向力与径向力。对导叶式螺旋离心泵与蜗壳式螺旋离心泵在固相浓度一定,流量变化的工况下进行了内外特性的对比,得出了导叶式螺旋离心泵的优点与适用场合,并分析了导叶式螺旋离心泵过流部件的磨损规律。