基于CFD-DEM的离心泵叶轮磨损特性研究和优化设计

为研究叶轮几何参数对离心泵叶轮磨损特性的影响，采用CFD-DEM耦合方法计算了离心泵的内固液两相流动及颗粒对叶轮的磨损。采用响应面方法，以效率和平均磨损率为优化目标，完成了叶轮的优化设计。结果表明：叶片出口安放角、进口安放角和包角显著影响了离心泵叶轮的磨损特性。出口安放角为27°时磨损最严重，继续增大出口安放角，叶片吸力面中间位置和压力面出口位置磨损明显改善；随着进口安放角的增大，叶片的磨损严重区域从吸力面中间部位向进口方向延伸；随着包角增大，磨损严重区域向叶片中间部位偏移；优化后的离心泵扬程效率均有提升，叶轮磨损严重区域的最大平均磨损率从9.7×10^-9 kg/s降低到6.5×10^-9 kg/s，叶轮的抗磨损性能明显改善。