【摘要】：水力機械內動靜葉柵的相互干涉是誘發(fā)水力機械振動、噪聲以及低效的主要原因。當水力機械內運動介質為含沙水時,顆粒的存在使得水力機械內部流場結構更加復雜、增大了動靜葉柵內的磨損、降低了流體所具有的能量。因此,研究固液兩相流體在動靜葉柵內的流動特性,可以為固液兩相流水力機械的優(yōu)化設計提供參考和依據(jù)。Stokes數(shù)是一個包含顆粒密度、粒徑,流體的特征速度、特征長度以及流體粘度的綜合無量綱參數(shù)。本文用它來界定顆粒與擬序結構的相互作用機制�；诖鬁u模擬與Mixture模型,以設計參數(shù)揚程為29.3m,流量為45.7m3/h的導葉式離心泵為研究對象。對不同顆粒密度分別為ρd=950kg/m3、ρd=1650kg/m3、ρd=2650kg/m3以及不同顆粒粒徑d=0.016mm、d=0.026mm、d=0.036mm情況下的固液兩相非定常流場進行數(shù)值計算。得出以下結論:1.隨著顆粒密度的增大,模型泵揚程和效率出現(xiàn)了小范圍的增加。在不同顆粒密度下,葉輪內壓力值沿著進口到出口逐漸增大,呈階梯式分布,符合離心泵做功規(guī)律。葉輪進口吸力面?zhèn)瘸霈F(xiàn)負壓區(qū),壓力值隨著顆粒密度的增大而減小。在設計工況下,動靜葉柵大部分流道內的流動比較順暢。隨著顆粒密度的增大,流道內漩渦的個數(shù)增多,流動的不穩(wěn)定性增強。顆粒密度越大,葉片壓力面進口固相體積濃度逐漸降低,而吸力面進口固相體積濃度保持不變且為初始固相濃度值。2.當顆粒密度改變引起的St數(shù)均遠小于1時,不同St數(shù)下顆粒在流場中的彌散機制相同,均表現(xiàn)為大渦在顆粒的彌散中起主導作用。3.葉輪出口和導葉中部各監(jiān)測點以高頻脈動為主,導葉出口以及蝸殼監(jiān)測點和蝸舌處以低頻脈動為主。隨著顆粒密度的增大,動靜葉柵內的壓力脈動特性增強。動葉的強剪切和較大逆壓梯度作用是動靜葉柵內渦流產(chǎn)生和演化的主要因素。顆粒密度的增大使流道內高能量漩渦個數(shù)增多,增加了流道內流動的復雜性并且顆粒密度的增大延緩了漩渦融合、分裂的過程。4.揚程和效率隨著顆粒粒徑的增大而減小。在不同顆粒粒徑下,葉輪內壓力值沿著進口到出口逐漸增大,相同位置處導葉內的壓力值隨著顆粒粒徑的增大而減小。顆粒粒徑增大時,進口固相體積分數(shù)越大,固體顆粒大部分聚集在葉輪進口以及動葉壓力面。隨著顆粒粒徑的增大,葉片壁面相同位置處的顆粒體積分數(shù)增大。5.當顆粒粒徑改變引起的St數(shù)均遠小于1時,St數(shù)的改變不改變大渦在顆粒的彌散中起主導作用的顆粒在流場中的彌散機制,與顆粒密度變化的研究情況一致。6.渦量的產(chǎn)生以及分布情況與不同顆粒密度下的情況一致。粒徑的改變沒有對渦的分布范圍,能量大小以及結構產(chǎn)生影響。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH311

【參考文獻】

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本文編號：2752739