气液固多相流对离心泵性能影响的试验台设计

本文介绍一个适合于研究气液固多相流对离心泵性能影响的试验台，阐述对该试验系统的构思、设计方案与实施步骤。设计中着重把握气液固三相的流动特征及各相的性质特点，并与离心泵的启动与运转操作相结合，对离心泵与多相流的研究进行了新的探索，后续试验证明系统设计简便、实用、创新。     

固液两相离心泵内部非定常流动特性研究

为研究固液两相流离心泵内部的非定常流动特性,基于滑移网格方法,采用RNGκ-ε湍流模型以及ASMM代数滑移混合物模型,对一台高比转速固液两相离心泵内部流场进行非定常流动的数值模拟,通过分析清水工况数值计算结果、外特性性能实验结果以及固液两相流非定常数值计算结果,获得了非定常条件下固液两相输送离心泵的瞬时外特性曲线和内部流动及磨损规律。研究结果表明:在一个转动周期内,离心泵的扬程、效率和轴功率均呈现正弦波动特征;动静干涉效应使得叶轮出口处的速度和静压分布均呈现周期性波动;模型泵叶轮前后盖板的磨损情况比蜗壳壁面的磨损严重。上述计算结果可为实现高比转速固液两相流离心泵的优化水力设计和减轻磨损提供一定的理论参考。     

固相浓度对深海采矿矿浆泵空化性能影响规律

为分析固相浓度对深海采矿矿浆泵空化特性的影响,通过空化核子理论、质能方程建立气相和液相、固相和液相之间的联系,探求气固两相之间的理论关系,进行固相参数对深海采矿矿浆泵空化性能影响分析,并采用mixture多相流模型,RNG k-ε湍流模型,Schnerr and Sauer空化模型,在fluent软件中对矿浆泵进行稳态空化仿真。比较不同颗粒浓度对矿浆泵流场压力分布、气相分布及工作性能的影响,为矿浆泵空化特性提供依据。研究结果表明:空化发生时的临界气泡半径与固相浓度及其流量可通过液体压强建立联系,固相颗粒浓度越大、固相流量越大,空化将提前发生,抗空化性能将下降;随着固相浓度的增加,在矿浆泵首级叶轮叶片背面入口处压力降幅增大,气相体积分数增大,泵扬程减小,汽蚀余量减小。     

型线对两相流泵性能影响的数值模拟分析

离心泵型线直接影响泵的性能。离心泵的型线即叶片压力面和背面的轮廓线。通过CFD计算软件Fluent,计算得出4种型线叶轮(变角螺旋线、等角对数螺旋线、Bezier曲线、渐开线)的外特性曲线,研究了型线对液固两相流泵性能的影响,得出了叶轮型线为渐开线和Bezier曲线时,有助于提高液固两相流泵的效率。     

射流式离心泵气液两相流数值分析

射流式离心泵是一种特殊的流体机械,采用射流器与离心泵组合的方式设计,以牺牲一部分效率来提高离心泵抗空化性能,增大吸程。基于CFD技术,针对射流式离心泵进行了定常气液两相流数值求解。设定进口处气体的容积含气率分别为5%,10%,15%和20%,气泡直径为0.1 mm,在单相计算收敛后数值模拟了气液两相全流场。结果表明:当含气率0.05时,泵性能不会发生较明显的变化;喷嘴到叶轮进口20～90 mm之间液相速度大于气相速度,气液两相速度差为1～2 m/s;在喷嘴到叶轮进口90～150 mm之间时气相速度大于液相速度,两相最大速度差为4 m/s。     

双叶片螺旋离心泵固液两相流特性研究

为研究双叶片螺旋离心泵叶轮内固液流动特性,采用Eulerian多相流模型,扩展的标准k-ε湍流方程以及SIMPLE算法,应用流体动力学软件对双叶片螺旋离心泵叶轮内固液两相湍流进行了数值模拟。分析了多粒径及初始固相体积浓度条件下的固相体积浓度分布规律。通过分析可得到固体颗粒存在由叶片压力面向吸力面迁移的趋势,同时有从轮毂侧向轮缘侧运动的趋势;通过外特性分析得到了相同粒径下水泵扬程随固相浓度的升高而减小,相同固相浓度下水泵扬程随粒径的增大而减小的变化趋势。     

气液固相对离心泵汽蚀的影响综述

本文叙述了气,液,固三相分别对离心泵汽蚀的发生,发展和危害的影响,对各种论点进行了分析和综述。指出。气相,固相以不同的机理和汽蚀产生不利影响,液相的性质和状况与汽蚀的关系密切。     

气液固三相湍流环境中气泡破裂对SiC颗粒的影响研究

为解决气液固三相磨粒流抛光加工中气泡破裂对Si C颗粒运动的可控性研究等问题,研究了气液固三相流中近壁面微纳米气泡破裂对周围流场和颗粒的影响,采用Fluent软件中多相流体体积模型与可实现k-ε湍流模型,建立了气液固三相颗粒流气泡破裂动力学模型,得到了气泡破裂对壁面和颗粒的作用规律。利用流场中气泡破裂产生的高速射流对周围颗粒的扰动作用,提高了颗粒切削工件表面动能。研究结果表明:气泡初始直径越小或气泡与颗粒之间的距离越小,都使气泡破裂所产生的局部射流对周围颗粒的影响越大;可为流体精密加工、空蚀、气泡可控性研究提供参考。     

低含气率气液两相流涡街特性研究

气液两相涡街现象广泛存在于生产实际中,由于相间作用,研究变得较为复杂。通过数值模拟和实流试验,对水平管低含气率情况下气相对两相涡街的影响进行研究。建立三维计算流体力学（Computational fluid dynamics, CFD）仿真模型,采用VOF多相流模型和RNG k-e 湍流模型,模拟气液两相钝体绕流。仿真与试验结果在定量频率上具有良好的一致性。结合仿真与试验结果,从近尾迹流场与涡拓扑、斯特劳哈尔数两方面,对不同含气率两相涡街特性进行对比研究。结果表明,在稳定涡街范围内,随着气相含率增大,对涡街起重要作用的滞止区长度增大,导致斯特劳哈尔数线性减小;同时,涡街周期性和信号质量变差,涡街能量降低,这是由于涡中心吸入密度小、速度大的气泡,造成涡的旋转能量降低,进而影响涡街的稳定性。     

双吸双流道泵气固液三相流动特性分析

为探究非对称双吸双流道泵的内部流动规律,基于CFD性能预测方法,采用Mixture多相流模型,充分考虑汽蚀作用,计算双吸双流道泵在气固液三相联合作用下的速度-压力分布规律以及气相与固相的体积分布特点,并且考虑不同的计算方法叶轮中截面的压力分布。计算结果表明:在叶轮的头部区域存在一局部低压漩涡区,在恶劣环境工况,最终演变为汽蚀的发生。固相颗粒主要分布在靠近上下盖板的内表面,气相主要分布在叶片的头部区域。不同的计算方法,压力分布趋势基本相同,若考虑固相颗粒的作用,叶轮出口压力更高,压力梯度更大。若考虑汽蚀的作用,叶片头部的低压区范围更宽广,汽蚀现象更严重,但发生汽蚀的部位不会改变。     

油气润滑气液两相环状流流动特性分析

建立油气润滑气液两相环状流的数学模型,通过Fluent仿真,研究水平管内环状流的形成机制以及油气流速对其影响趋势。结果表明:气液两相流型随气相速度的变化,从分层流向环状流和雾状流转变,其中分层流向环状流的转变是附壁效应和气相涡旋流动的结果,环状流向雾状流的转变是气相撕裂油相形成细小油滴,并均匀混合的结果;在一定范围内最短进口长度和气速成正比关系。     

复杂多相流动过程在线检测技术的挑战

正多相流是多种相态流体同时流动的一种复杂自然现象,例如气相与液相同时流动称为气液两相流、砂子与液相同时流动称为液固两相流等。多相流是能源、航空、化工、食品、冶金、环保等领域中普遍存在的加工与控制对象,现代工业过程节能降耗、高效安全生产的共性难题与挑战是缺乏对多相流复杂过程基本规律的掌握,导致工艺设计多基于工程经验或数值模拟仿真,工业过程监测仅依靠温度、压力等间接参量或离线分析手段,缺少在线直接测量数据的验证与指导,     

100XG－D1固液离心泵通过鉴定

１００ＸＧ－Ｄ１固液离心泵通过鉴定由清华大学水电系设计、山东博山华博流体机械厂生产的１００ＸＧ－ＤＩ固液离心泵于１９９３年１２月通过了博山市科委主持的技术鉴定。１００ＸＧ－ＤＩ固液离心泵是按清华大学许洪元副教授研究的固液两相流速度比理论设计的，其核心...     

带气环旋喷射流流场特征及喷嘴结构正交优化研究

为提高二/三重管法旋喷射流切割土体效率,采用Mixture多相流模型和RNG κ-ε湍流模型,开展了淹没环境下带气环旋喷射流流动模拟研究,获得了射流速度、气液两相体积分布、靶体作用压力等流场特征,并基于L₁₆(4⁵)正交试验设计及误差分析方法,获得了旋喷射流喷嘴关键结构参数对射流速度及其作用靶体压力的影响敏感程度与影响规律。结果表明：带气环旋喷射流能量衰减慢且集中在轴心区域,射流等速核心段长,冲击破坏土体性能好;喷嘴结构参数对射流冲击性能的影响敏感次序为：射流喷嘴出口直径>收敛角>气体喷嘴直径>气液喷嘴间距>射流喷嘴长径比;射流轴心速度及其作用靶体压力随出口直径和气体喷嘴直径的增大呈先快速增加后缓慢增加趋势,随收敛角、长径比、气液喷嘴间距的增大呈先增加后降低趋势。基于此,考虑旋喷射流设备性能,给出了最优结构参数为：射流喷嘴出口直径2.0 mm,收敛角12°或18°,长径比1,气体喷嘴直径0.9 mm,气液喷嘴间距5 mm。     

高抗气蚀离心泵内流场数值模拟研究（英文）

本文以同一工况下具有相同进出口尺寸的离心泵模型为对象,基于数值模拟的方法研究了子午面轮廓和长短叶片对离心泵的气蚀性能和水力性能影响。遵循抗空化设计准则提出有别于普通离心泵的三种高抗气蚀离心泵,其一具有驼峰型过水断面曲线,最大值在叶片前缘处以降低前缘冲击损失,减少空化影响。其二采用诱导轮叶轮一体化设计,安置分流叶片,长叶片在进口处螺旋形前伸,提前做功,使低压点前移。其三结合以上两种设计手段综合提高抗气蚀性能。采用多相流CFD模型预测三种模型泵在设计工况下的气蚀性能叶片载荷与气液两相分布间,并在无量纲空化数下分析了其气蚀性能。结果显示进口延长的螺旋形长叶片形成了类似诱导轮的效果,降低了整个叶轮对空化影响的敏感性。另一方面,单纯地扩展子午面流道虽然可以显著提高扬程与空化性能,但是却对整体效率产生了不利影响。     

溢流管结构对三相分离器分离效率的影响

针对柱状气-液-固三相旋流分离器(GLSC)内部复杂的流场分布,借助CFD软件,研究了溢流口处气相体积分数和侧向出口处固相体积分数的分布趋势。通过数值模拟方法,得到了GLSC的气相、固相分布特点,分析了结构参数中溢流管直径Do和溢流管伸入长度Lo对GLSC分离性能的影响。在试验过程中,验证了结构参数的改变对于GLSC分离性能的影响。研究表明,入口流量为1.1m3/h时,该GLSC具有较好的分离效果。     

封闭管路内散装固体物料流速的相关测量

1.引言长期以来,两相流(气/液、气/固、液/固)的流动参数的测量和控制是许多生产过程中一个急需解决而又未能很好解决的问题。对连续单相气体和液体介质的流动用经典的孔板差压等方法来监测,可以达到足够的精度。而对于两相流和多相流尤其固体介质的流动用各种传统方法来达到实时监测是难以奏效的。而在很多工业     

气液同轴自激振荡式雾化喷嘴设计与流场分析

利用气液两相作用力和自激振荡效应产生的脉冲压力能够有效提高喷嘴雾化效果。基于气液二相流原理和自激振荡脉冲射流发生机理,将气液二相流原理和自激振荡雾化效应相结合,创新性地提出了气液同轴自激振荡式喷雾方式,设计出了气液同轴自激振荡式雾化喷嘴模型,并分析了新型喷嘴的射流脉动效果和雾化性能。研究结果表明:增加气液同轴后自激振荡雾化喷嘴内部的能量聚集与释放相比以前更加稳定;在相同条件下,相比原始自激振荡雾化喷嘴,气液同轴自激振荡雾化喷嘴出口轴线上速度脉动增长大约13.9%~31%,出口平均速度峰值提高了约24.3%,流场内部气相体积分数增长约23%~30%;气液同轴自激振荡雾化喷嘴内空化现象明显,流场内的紊流和扰动剧烈,具有良好的雾化性能。     

离心泵内大颗粒下运动特性数值模拟与磨损分析

针对离心泵内固液两相流动问题,采用离散模型(DPM),考虑液相与固体颗粒之间相互作用,对离心泵内固液流场中大直径颗粒的粒子运动进行了数值模拟。并对颗粒的运动轨迹、固液两相流磨损进行了进一步的分析。使用UDF文件对颗粒加入Basset力,通过粒子运动轨迹线与恒定非恒定流线的对比,得出了粒子随直径变化对离心泵内流动情况的影响,并在此基础上进行了内部流动对性能的影响以及磨损规律分析。研究结果表明,当粒子直径大于1 mm时,通过使用DPM模型能更准确地获得粒子在泵内的运动情况,颗粒的运动轨迹向叶片工作面偏转较大并且存在多次撞击过程对叶片的磨损程度大,小颗粒易与叶片工作面后端发生撞击,且速度较低,对叶片的冲蚀磨损相对弱些。     

液力偶合器制动工况流场仿真与特性分析

采用Mixture多相流模型、Realizable湍流模型与PISO算法,应用CFD软件对液力偶合器制动工况时流道内的气液两相流动进行数值模拟。通过分析不同气相体积百分比条件下流场的压力分布和速度分布,直观地揭示了气液两相介质在液力偶合器内的运动情况,探讨了制动工况泵轮转矩的变化规律,为液力偶合器结构的设计和改进提供一定的参考依据。