固液两相流离心泵破坏机理及其防治技术综述

对固液两相流离心泵叶轮破坏机理研究现状进行了归类综述，对各种防护措施进行了总结，并提出了进一步研究的内容和方向。     

固液两相湍流和颗粒磨损的数值模拟

基于两流体模型，建立了固液两相流中更一般的Ｋ－ε双方程湍流模型，模化了固相和液相的连续方程，动量方程及Ｋ方程和ε方程，在这些模化方程中，考虑了固液两相间的滑移，颗粒间的作用及相间作用，使用本文所建立的流模型和粒磨损模型，可 液两相湍流中的流动特性和颗粒对过流部件的磨损率，本文给出了一水轮机导叶在含沙水流中的过流特性及磨损情况的数值模拟，预测结果与实验结果比较一致。     

基于反问题设计的离心泵叶轮泥沙磨损特性优化研究

离心泵被广泛应用于我国黄河沿岸的提灌泵站中。黄河水中的泥沙对离心泵造成的泥沙磨损问题严重影响离心泵的安全高效运行。反问题设计是离心泵叶轮优化设计的常用方法,但作为其关键设计参数的叶片载荷加载方式对离心泵磨损性能的影响尚不清楚。针对叶片载荷加载方式对离心泵叶轮泥沙磨损特性影响的问题,采用固液两相流数值计算的方法,研究了前盖板前加载后盖板后加载、前后盖板均偏中加载以及前后盖板均偏后加载3种不同叶片载荷加载方式对离心泵水力性能、叶轮磨损特性和固液两相流流场特性的影响。结果表明：相比于其它方案,前后盖板均偏中加载方案得到的离心泵具有较优的水力性能。在各工况下,相比于原叶轮,前后盖板均偏中加载方案的叶片最大磨损率减小25%~73%,小流量工况下可减小73%,大流量工况下可减小25%,明显提高了叶片的磨损性能。相比于原叶轮,3种优化方案在前盖板背面流线上的压力分布更均匀光顺;在小流量工况下,前后盖板均偏中加载方案和前后盖板均偏后加载方案叶片表面的固相体积分数较小,各种方案得到的叶片表面的速度分布基本相同;在额定流量工况下,原叶轮的叶片表面体积分数较小,前后盖板均偏中加载方案和前后盖板均偏后加载方案的叶片工作面固相速度大的区域相对较小,固相速度也有所减小。因此,前后盖板均偏中加载方案具有较优的水力性能和磨损特性,可为离心泵叶轮磨损特性的优化提供参考。     

水涡轮机械中泥沙磨损与固液两相流理论研究

本文概述目前国内外水涡轮机械固液两相流及泥沙磨损问题的理论研究现状，讨论水涡轮机械中适用的固液两相流动基本研究方法，结合泥沙磨损的诸多影响因素，就进一步开展泥沙磨损问题的研究提出了自己的设想。     

离心泵内部两相流模拟及其叶轮的流固耦合分析

应用N-S方法和标准k-ε湍流模型,采用SIMPLE法,对离心泵内部三维固液两相流进行了模拟计算。得到不同固相(颗粒)浓度下的离心泵内部压力分布和内部颗粒浓度分布情况,并且基于流固耦合原理对离心泵叶轮进行结构分析,采用多物理场协同仿真平台ANASYS Workbench,通过单向流固耦合技术实现离心泵叶轮结构的仿真计算,获得了离心泵叶轮在同一工况、不同固相浓度下的等效应力及变形情况。计算结果表明,蜗壳中压力和固相体积浓度分布规律都是从进口处随蜗壳半径增大而增大,并且在隔舌处出现浓度分布不均匀的现象。各种计算条件下,叶轮的等效应力和总变形情况变化趋势基本上相同,叶轮的应力分布都不均并且存在局部应力集中,固相体积浓度越大离心泵叶片的变形也越严重。     

离心泵叶轮输送固相颗粒的数值模拟研究

为了研究不同固相体积浓度条件下固液两相流离心泵内流场的流动规律.应用Fluent软件对离心泵叶片流道进行流场模拟,在多重参考系坐标下,采用有限体积法对雷诺时均N-S方程进行离散,选用标准的κ-ε湍流模型和SIMPLEC算法进行求解,分别得出在不同固相体积浓度时叶片流道内固相浓度、速度和压力分布规律,对其进行分析和比较.模拟结果表明:在叶片的非工作面和入口处浓度差较大,造成流动效果降低;叶轮内部速度随着固相浓度的变化基本保持不变;叶片进出口总压差随着固相体积浓度的增加而增大.所得结论对于指导实际应用和为两相流离心泵的优化设计提供参考.     

固—液两相流中的一种湍流模式

定义了体积分数速度，并由此建立了固－液两相流中的一种湍流模式，模化了动量方程，Ｋ方程及ε方程，本模型中，考虑了相间的速度滑移，颗粒间的作用及相间作用，对一管湍流中固－液混合物流动的预测表示与实验结果比较一致。     

液固两相流冲刷腐蚀研究

研究了机械性能和耐蚀性对材料在液固两相流中冲刷腐蚀的作用。结果表明，即使在弱酸性液固两相流中，材料的耐蚀性对冲刷腐蚀作用最大，机械性能只在冲刷速度高时才有作用，且在材料耐蚀性相近时，其作用才有显著表现。材料的性能影响不同冲刷角度时的冲刷腐蚀规律。对于Ｔ１０钢等脆性材料，冲刷腐蚀失重随冲刷角度增大而单调增加，在冲刷角为９０°时最大。而塑性材料１Ｃｒ１７Ｍｏ２的冲刷腐蚀失重在３０°左右时出现峰值，在９０°时为最大。     

稠密固液两相流管道絮凝研究

通过对前人有关稠密固液两相流管道絮凝过程的研究回顾与分析，基于管道中流体运动处于紊动状态这一事实，推导出了新的管道中稠密两相流体紊乱的平均流速梯度G（即絮凝强度）的计算公式，克服了以往有关教科书存在的物理概念和数学推导方面的缺陷。利用该公式并结合试验对管道絮凝过程的最佳GT值进行了研究，得出当GT＝60－120时，稠密固液两相流管道絮凝效果最佳。     

高深度恒定固液两相流动机理探析：Ⅰ.理论

高浓度固两相流与低浓度固液两相流在运动机理上有本质朱同，传统依靠对低浓度固固液两相流中获得的结果进行修正以适应高深度因液两相流的做法缺乏理论基础。因此，本文基于动理论（ｊｉｎｅｔｉｃ ｔｈｅｏｒｙ）对高浓度３固两相流动动机理进行探讨，提出简化应用模式，该理论可以更好地同时适应于低深度和高浓度情形。     

两种气泡泵垂直管内气液两相流的CFD数值模拟

以气动式风力提水系统的核心部位为对象,采用VOF模型分别对气泡泵和盖瑟泵的垂直管内气液两相流进行CFD数值模拟,考虑了不同的淹没深度、不同的进气速度对两种泵出水量的影响。结果表明,在两种泵的垂直上升管中,均有Taylor气泡产生和上升。当淹没深度为1.0 m时,两种泵皆仅有微量的水从上升管顶部排出;淹没深度为1.8 m时,两种泵有较多量的水从上升管顶部出口排出,其平均排水体积流量为6.2~27.9 L/s,并且气泡泵的排水量要比盖瑟泵大,但随着进气速度的不断增加,这种优势将不再明显。     

基于FVS法的气液两相瞬变流计算及特性研究

本文研究了求解气液两相瞬变流方程的方法———矢通量分裂 (FVS)法 ,将控制方程中的矢通量按照矢量雅可比矩阵分裂为两个亚矢通量并建立了稳定的差分格式 ,该方法能自动准确地捕捉到两相瞬变流中的激波。该方法计算数据与实验数据对比 ,能很好的吻合。本文还讨论了初始空穴率 α0 ,气体释放系数Ck对压力p ,波速a ,空穴率α的影响     

固液两相流中固体颗粒的垂直分选模型

在单个固相颗粒运动方程的基础上，进一步考虑了多颗粒条件下的颗粒之间的相互作用，并通过对液体流动特性的简化考虑，建立了固体颗粒在水流中运动的垂直分选模型。本文提出的颗粒分选模型建立在细致分析两相流运动过程中颗粒受力特点的基础上，有助于对两相流运动和沉积的各个子过程进行深入的了解，可以模拟各种颗粒在固液两相流中的运动过程和最终状态，经过统计平均得出固相颗粒的运动和分选规律。     

地下水饱和区中油——水两相流饱和度的试验研究

本文介绍了在一维砂槽模型中模拟柴油－水两相流在不同粒径玻璃砂多孔介质中运动的试验研究。研究结果表明，柴油－水两相流中，残余油饱和度与介质粒径成正比，而残余水饱和度与介质粒径成反比；由于界面张力的存在，油－水界面间存在过渡区，对于粒径大于０．５ｍｍ的多孔介质，在对过渡区上边缘呈现明显的突变界面和持征。研究中尝试对柴油－水两相流动用ＣＣＤ摄像机摄像，并通过图像分析的方法得到了油－水两相流的饱和度分布，     

曝气池中气液两相流的数值模拟与实验研究

曝气在活性污泥处理方法中起着重要的作用，而曝气池中气液两相流流动规律对曝气作用的影响又至关重要。本文通过实验研究了曝气池中气液两相流的流动问题。在此基础上建立了气液两相紊流的流动模型，并采用单位体积方法进行求解计算，经比较表明实测值与计算值吻合较好。     

稀相固粒在离心泵轮中的运动实验研究和数值分析

利用高速摄影对离心泵叶轮中固体颗粒运动规律进行了试验研究，并与数值计算结果作了比较，两者吻合很好，研究结果表明，固本颗粒的密度、粒径、叶轮的转速和叶片角对颗粒运动均有明显影响，该成果以墩心式渣浆泵设计有指导意义。     

水轮机转轮固液两相三维紊流计算及磨损预估

本文在两流体模型的基础上，使用贴体坐标的有限体积法，利用有科氏力修正的κ-ε-Ap两相流紊流模型建立了水轮机转轮内部的三维泥沙固液两相紊流计算模型。模型中求解了考虑压力对固粒相影响的时均Reynolds动量方程，并利用泥沙相的速度和浓度分布，数值计算了转轮的泥沙磨损。为了验证模型的可行性，用该模型计算了刘家峡HL001-25模型水轮机转轮内部的三维泥沙固液两相紊流流动，数值预估了转轮的泥沙磨损并与磨损试验结果进行了比较。