固液兩相離心泵因為其具有結(jié)構(gòu)簡單、方便便捷、環(huán)保、高效、運輸能力大的優(yōu)勢,廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)行業(yè)、礦石運輸行業(yè)、化工生產(chǎn)行業(yè)、冶金行業(yè)和疏浚等行業(yè)。但由于固體顆粒的存在,導(dǎo)致過流部件會產(chǎn)生很大磨損,特別是葉輪區(qū)域尤其嚴(yán)重。這會導(dǎo)致離心泵的效率低下,降低使用壽命,嚴(yán)重時甚至引起安全事故。本文首先通過將葉輪流道簡化為彎管,然后運用CFD軟件和DEM軟件進行耦合計算彎管內(nèi)兩相磨損,結(jié)合在不同濃度下的磨損實驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果的對比,驗證了CFD-DEM耦合計算固液兩相磨損的可行性。在此基礎(chǔ)上,基于正交試驗設(shè)計模擬方案研究了顆粒粒徑、顆粒濃度、顆粒密度、流體速度以及曲率半徑對磨損的影響;基于控制變量法設(shè)計模擬方案分析了顆粒形狀、顆粒粒徑組合與壁面磨損之間的關(guān)系,主要研究內(nèi)容如下:（1）簡化葉輪流道為彎管,繼而研究彎管內(nèi)壁的磨損情況。進行不同濃度下彎管的磨損實驗,同時基于FLUENT-EDEM耦合計算兩相磨損。對比實驗與模擬結(jié)果,發(fā)現(xiàn)磨損嚴(yán)重區(qū)域、不同質(zhì)量濃度下磨損率以及表面形貌等三方面的對比均比較吻合,說明了FLUENT-EDEM耦合計算固液兩相磨損的準(zhǔn)確性。（2）基于CFD-DEM耦合對12... 

【文章來源】：浙江理工大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 復(fù)雜流道簡化研究現(xiàn)狀
        1.2.2 固液兩相流磨損研究現(xiàn)狀
        1.2.3 固液兩相流兩相流動特征的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
第二章 固液兩相流數(shù)學(xué)模型
    2.1 計算流體力學(xué)基本理論
    2.2 固液兩相流中顆粒的受力
    2.3 湍流流動
        2.3.1 湍流控制方程
        2.3.2 湍流數(shù)值模擬方法
    2.4 固液兩相流數(shù)值模擬
        2.4.1 固液兩相流的數(shù)值模擬方法
        2.4.2 固液兩相流相間耦合
    2.5 離散單元法
        2.5.1 時間步長
        2.5.2 顆粒接觸的搜索過程
    2.6 CFD-DEM耦合模塊
        2.6.1 FLUENT-EDEM 耦合理論
        2.6.2 FLUENT-EDEM 耦合流程
    2.7 磨損模型
    2.8 本章小結(jié)
第三章 固液兩相耦合計算方法及磨損實驗驗證
    3.1 葉輪流道內(nèi)固液兩相流的計算模型
        3.1.1 葉輪流道的模型簡化
        3.1.2 幾何模型和網(wǎng)格模型
        3.1.3 網(wǎng)格無關(guān)性驗證
        3.1.4 邊界條件和求解設(shè)置
    3.2 實驗系統(tǒng)以及測量方法
        3.2.1 實驗臺的搭建
        3.2.2 實驗方案及實驗步驟
        3.2.3 測量系統(tǒng)
    3.3 EDEM和FLUENT耦合計算兩相磨損準(zhǔn)確性的驗證
        3.3.1 磨損區(qū)域與顆粒運動的關(guān)系
        3.3.2 磨損率與顆粒質(zhì)量濃度的關(guān)系
        3.3.3 表面形貌與固液混合物運動的關(guān)系
    3.4 本章小結(jié)
第四章 彎管內(nèi)固液兩相流流動特性分析
    4.1 模擬參數(shù)
    4.2 幾何結(jié)構(gòu)模型
    4.3 彎管內(nèi)兩相的運動特性分析
        4.3.1 顆粒相的運動特性分析
        4.3.2 流體相的運動特性分析
    4.4 不同流體速度對于兩相流的影響
    4.5 不同曲率半徑對兩相流的影響
    4.6 顆粒濃度對兩相流的影響
    4.7 本章小結(jié)
第五章 彎管內(nèi)固液兩相流磨損分析
    5.1 正交試驗
        5.1.1 研究因素
        5.1.2 正交試驗設(shè)計
    5.2 計算模型
    5.3 基于正交試驗的磨損分析
        5.3.1 模擬結(jié)果的統(tǒng)計
        5.3.2 優(yōu)方案的選擇與驗證
        5.3.3 各因素下的結(jié)果分析
    5.4 基于控制變量法的磨損分析
        5.4.1 顆粒形狀對于磨損的影響
        5.4.2 不同顆粒組合對于磨損的影響
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]變曲率流道內(nèi)固液兩相CFD-DEM方法及在大型脫硫泵中的應(yīng)用[D]. 李亞林.江蘇大學(xué) 2015
[2]離心泵內(nèi)部固液兩相流動數(shù)值模擬與磨損特性研究[D]. 李昳.浙江理工大學(xué) 2014

碩士論文
[1]基于離散元的砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)施工顆粒流動和地表沉降控制研究[D]. 馬騰.北京交通大學(xué) 2016
[2]顆粒堆積性質(zhì)和散狀物料轉(zhuǎn)載過程的DEM仿真研究[D]. 李勤良.東北大學(xué) 2010



本文編號：2897406