小粒径固液两相流在旋流泵内运动的数值模拟

为了分析旋流泵内固液流动特性,采用Eulerian多相流模型,扩展的标准κ-ε湍流方程与SIMPLEC算法,应用流体动力学软件FLUENT对旋流泵叶轮内固液两相湍流进行了数值模拟。分析了多种粒径及浓度条件下的固相体积浓度分布规律。在旋流泵叶轮固液两相流动中,固体颗粒还是主要集中于叶轮工作面,因而会加剧叶轮工作面磨损破坏速度。数值结果表明,泥沙颗粒直径变大以及泥沙浓度的加大都会使旋流泵扬程和效率下降,其中浓度的变化对扬程和效率的影响更明显。     

离心泵叶轮内部液固两相湍流的数值模拟

为了深入了解离心泵叶轮内液固两相流流态，利用商用软件FLUENT6．2对叶轮内部不可压液固两相流动进行了数值模拟，获得了叶轮内的相对速度分布、压力分布以及固相浓度分布。研究结果表明。由于固体颗粒的存在将对液相相对速度场产生影响，造成泵输送液固两相流时的扬程比输送单相流时有所下降。     

旋流泵内部固液两相流动的CFD模拟分析

基于雷诺平均N-S方程,对旋流泵金属蜗壳叶轮在清水和固液两相流动时的内部流场进行三维CFD数值模拟。采用Pro/E三维造型软件进行几何造型,应用Fluent软件,选用雷诺平均N-S方程,输送清水介质使用标准k-ε紊流模型,输送含有固体颗粒的两相介质采用k-ε-Ap模型,结合SI MPLE算法,采用笛卡尔坐标,混合四面体非结构网格,对其内部流场进行了三维CFD数值模拟。对固体颗粒直径发生变化时的固液相速度分布情况进行详细分析。结果表明,它们的速度分布和实际情况基本吻合。     

大颗粒下螺旋离心泵内运动特性数值模拟与分析

以150×100LN-32型螺旋离心泵为模型,采用欧拉多流体、RNG k-ε模型对其内部进行三维数值模拟。对比不同颗粒粒径以及浓度情况下固液两相流场,分析了在大颗粒情况下,固体颗粒在螺旋离心泵内的运动情况。通过固相体积分数、压力以及速度分布,得出了大颗粒固液两相流在螺旋离心泵内的运动特性。并以此为参照,分析大颗粒情况下螺旋离心泵磨损情况。     

化工泵叶轮内部固液两相流场的研究

为了研究化工泵叶轮内部伴有盐析的固液两相流动，本文利用先进的流场测试仪器PIV（粒子成像测速仪）对改型后的化工泵叶轮内部流场进行测量，并编写了图像处理软件，用来区分流场中固液两相，分别对固液两相进行互相关算处理后得到固液两相的速度场，实验结果发现固体颗粒具有向压力面移动的趋势，这与数值模拟的结果一致。     

多级粗糙间隙内的两相微流动数值模拟

以带沟槽抛光垫多级粗糙间隙内的固液两相微流动为研究对象,基于计算机模拟生成多级粗糙表面,利用格子Boltzmman方法(Lattice Boltzmann method,LBM)计算微观流场,对抛光液在多级粗糙间隙内的流动过程以及固体颗粒的运动轨迹进行分析。探讨将这种新的抛光液两相微流动分析方法用于平坦化机理研究的可行性,并初步研究固体颗粒在多级粗糙间隙内的运动和碰撞过程,分析固体颗粒的运动特性。研究表明,多级粗糙表面的计算机模拟生成技术结合稀疏两相流模拟可以用来分析多级粗糙间隙内抛光液流动和固体颗粒运动轨迹。通过对抛光垫多级粗糙间隙内两相微流动的研究,有助于揭示晶片表面缺陷产生的机制,并提出减少缺陷的抛光垫微结构设计及修整方案。     

轻型化工渣浆泵叶轮轴向间隙泄漏流及磨损特性分析

针对渣浆泵的泵腔及叶轮磨损问题,基于DPM模型对LCF100/350型化工渣浆泵叶轮轴向叶顶间隙泄漏流及磨损特性进行数值分析。在清水介质条件下对泵轴向叶顶间隙泄漏流结构及泵外特性进行模拟,并与试验结果进行对比分析;固液两相流分析中液相采用k-ε Realizable湍流模型,固体颗粒相采用离散相模型,分析了叶轮轴向叶顶间隙处固液两相流场分布及其前泵腔磨损特性。分析结果表明:叶轮轴向叶顶间隙泄漏流与主流相互作用,在叶轮流道内产生泄漏涡;泵体磨损强度分布呈螺旋线分布,与实际的泵体磨损情况完全一致。研究结果为渣浆泵的磨损特性的优化提供了理论依据。     

离心泵叶轮中固液两相流动的数值模拟

针对绿液输送过程中，析出的结盐颗粒物堵塞泵内部流道这一现象，从弄清离心泵叶轮中固液两相流的流态出发，分析叶轮内部流场对结盐的影响。通过商用软件fluent6．1．22，利用混合模型对叶轮内部不可压固液两相流动进行了数值模拟。根据计算结果，对叶轮中两相紊流的速度分布、压力分布进行了分析，初步了解泵在输送含结盐颗粒的固液两相流时，结盐颗粒对液相流场的影响。     

射流式采沙系统中液固两相流的数值模拟

疏浚设备泥沙吸取过程属于稠密固液,为了研究两相流动中液固两相的流动特性,对一种射流式泥沙采集器内的两相流流动进行了数值模拟。基于欧拉双流体模型,研究了不同射流速度,不同的吸引流流量对采集器出口的泥沙浓度的影响。结果表明采用欧拉双流体模型的仿真结果可以较好的吻合实验数据,当射流速度增大时,出口处的泥沙浓度也随之增大,当射流速度一定时,出口处的泥沙浓度一开始随着吸引流流量增大而增大,之后随其增大而降低。     

固液两相流离心泵内颗粒运动规律的数值研究

针对分析固相参数对颗粒在流道内运动规律影响的问题,对不同固相参数工况下流道内颗粒运动轨迹、固相速度分布和颗粒雷诺数分布规律进行了研究,对颗粒直径以及颗粒浓度对颗粒运动规律影响进行了归纳。应用RNG k-ε湍流模型以及离散相模型进行了离心泵内部固液两相流场数值模拟。研究结果表明,颗粒与蜗壳碰撞的次数随着直径和颗粒浓度的增大而减少;叶轮流道内,颗粒与叶片发生碰撞的位置在叶片工作面;流道内的固相速度随着直径的增大整体会有减小的趋势;蜗壳和叶轮流道内两相分离严重,两相滑移速度较大。     

疏浚泥泵小流量工况下的PIV试验

疏浚泥泵的性能对泥沙输送管道的效率和安全起着决定性的作用。采用先进的PIV(粒子图像测速法)技术研究小流量工况下泥泵的内部运动规律,得到泥泵内的速度分布,揭示了泥泵内部的流场分布、能量损失、水力效率等现象,表明PIV技术是一种研究泥泵内部流动规律的有效手段,为进一步实现固液两相流研究提供实验依据。     

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。     

旋流泵磨损性能的优化研究

基于Panicle模型和非均相模型,运用流场分析软件ANSYS-CFX对固液两相流旋流泵的内部流场进行数值模拟,应用FINNIE预估模型进行了磨损特性计算,重点研究了叶片表面的磨损规律。液相采用RNG湍流模型,壁面设置为无滑移壁面条件;固体颗粒相采用离散相零方程模型,壁面设置为自由滑移壁面条件。研究结果表明,叶片压力面出口磨损率最大,磨损将会较为严重;叶片吸力面最大剪切应力出现在进口,吸力面进口磨损将会加剧,优化后叶片磨损率有一定的下降。本研究对固液两相流旋流泵的磨损特性有重要参考意义。     

基于油泥射流冲击技术数值模拟

针对地下原油储库长期运营之后出现的油泥沉积问题,研究了油泥密度对射流冲击效果的影响。使用ANSYS16.0软件实现地下储库的喷射全流场数值模拟,采用单因素敏感分析法对不同油泥密度下流场进行对比。数值分析结果表明:油泥密度主要影响射流流场中后段的混合情况,对射流初始段的流场混合情况影响较小;流场的混合程度随着油泥密度的减小逐渐增大;油泥流速的增加率与油泥密度成反比;油泥流速的衰减率与油泥密度成正比。     

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。     

基于超重力净油装置的三相分离数值仿真研究

液压系统的工作可靠性与油液的清洁度有密切关系,固体颗粒和水是液压油中污染物的重要组成成分,因而对于这两相的滤除是提高油液清洁度的关键。该研究基于一种新型超重力净油装置,借助于计算流体力学（CFD）软件FLUENT对该装置内涉及的两类流场--超重力流场及旋流分离流场进行数值仿真分析研究。通过获取旋流场内的固 液分离特性及超重力场内的液 液分离特性,进而对超重力净油装置的净油效果进行综合评估。仿真结果表明,该种新型超重力净油装置能有效去除液压油内5 μm左右的固体颗粒污染物和其中含有的水分,该研究的实施为提高我国污染控制水平提供一种新思路。     

颗粒对渣浆泵内部流场影响规律的研究

利用计算流体动力学软件FLUENT对一离心式渣浆泵内部流场进行数值模拟,分别计算了渣浆泵在6种不同颗粒直径、5种不同的进口初始固相浓度的两相介质工况下的内部流场,分析比较了不同工况下叶轮及蜗壳内的压力、固相浓度和速度分布,得出了颗粒直径和初始固相浓度对泵内部流场的影响规律。     

机械密封腔流场内粒子对密封腔壁面及波纹管冲蚀分析

为研究机械密封腔内混有固体颗粒的流体,在复杂工况下对密封腔壁面及波纹管表面冲蚀的影响,以CFD理论及方法,采用k-ε湍流模型和离散项DPM模型,对固液混合流场进行模拟分析,获得密封腔内流体中介质作用下密封腔壁面及波纹管外表面的压力场分布,分析不同工作状态下固体颗粒作用下密封腔内壁和波纹管外表面的冲蚀区域分布、固体颗粒在流场中的运动轨迹,以及机械密封工作过程中流场内固体颗粒的逃逸量、运动状态的变化。结果表明:粒子主要受颗粒阻力、浮重力、压力梯度力及波纹管和密封腔表面反作用力的影响;在旋转流场中,粒子作与旋转方向一致的螺旋方式前进;无转速时,冲蚀多发生在靠近入口处的波纹管外表面,旋转流场中,冲蚀多发生在密封腔靠后位置的壁面;随着转速增加,粒子逃逸率下降。研究结论为机械密封腔的设计布局及机械密封装置的优化提供理论依据。     

固体杂质对输油管道弯头的冲刷腐蚀仿真研究

本文以含固体杂质的输油管道(液固两相流)为研究对象,采用COMSOL流体流动粒子追踪接口对弯头处冲蚀现象进行模拟仿真。分析不同入口流速情况下,弯头内速度分布、压力分布及冲蚀磨损率等。通过Finnie、DNV和E/CRC 3种不同的冲蚀模型分析管道弯曲部位的冲蚀速率。     

深海扬矿泵内固液两相流动模型研究

为选用合理的固液两相流动模型用于深海扬矿泵内矿物浆体的计算。针对深海海底矿物具有颗粒粒级跨度大且粒径大的特点,本文分别选用粗颗粒-均质浆体计算模型和固液两相混合物浆体计算模型,开展扬矿泵数值模拟分析。研究发现,粗颗粒-均质浆体计算模型计算得到的内部流场与固液两相混合物浆体计算模型得到的内部流场是相似的,所以该模型可以用来分析扬矿泵的内部流场;该模型减少了颗粒追踪数量可以节约计算时间;将两种计算方法得到的扬矿泵外特性与试验结果进行比较,发现该模型计算得到的泵扬程与功率均更接近试验结果,说明该模型在扬矿泵性能计算是有优势的。