离心泵气液固多相流动数值模拟与试验.pdf

第28卷第14期
农业工程学报
o.28No.14
522012年7月
Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
Jul.2012
离心泵气液固多相流动数值模拟与试验
付强,袁寿其,朱荣生,陈景俊,王秀礼
(江苏大学流体机械工程枝术研究中心,镇江212013)
摘要:为研究离心泵输送含有气兩液多相时内部的流动情况,采用Pro/E三维造型软件进行几何造型,基于 ANSYS
CFX软件应用雷诺时均方程、双方程満流模型,并结合 SIMPLEC算法对其内部维气固液多相流各相流动规律进行数
值计算,将计算结果与试验结果进行対比结果表明:受气相所产生旋涡的影响,相体积分数在径向納位置rR2为0.4
时达到最大值后直线急劇下降,下降至一定值后开始波动变化,而气相体积分数在径向量纳位置cR2为0.4时较小,从
径向量纲位置r/R2为0.4以后急剧増大。气、固两相相影啊对方颖粒的分布。气相主要集中在叶片T.作面的中间位置,
气相的存在使叶轮流道内产生旋涡,影响叶轮流道内的能量交换与传递;固相在没有旋涡的汽道内是紧靠叶片表廁运动
的,在有旋涡流道内主要是随着旋涡旋转方向进行流动,固相所占比值的增加对流动轨迹的影响并不明显。对气液固多
相流的深入研究和应用提供了有价值的参考。
关键词:离心泵,多相流,叶轮,数值模拟,试验
doi:10.3969isSn.1002-6819.,2012.14.009
中图分类号;TH311
文献标志码:A
文章编号:1002-6819(2012)14-0052-06
付强,袁寿其,朱荣生,等.离心泵气液固多相流动数值模拟与试验研究[J].农业工程学报,2012,28(14):52-57
Fu Qiang, Yuan Shougi Zhu Rongsheng, et al. Numerical simulation and experiment on gas-liquid-solid multiphase flow in
centrifugal pump[]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE), 2012, 28(14)
52-57.(in Chinese with English abstract)
0引言
栋等、杨敏官竽、袁寿其等例、李斌等对特殊用途
离心泵内部三维固液两相湍流数值模拟分析,获得了内
在农业、矿山、电力、污水处理及化工.等行业中大部流动规律;潘中永?等分别对搅拌罐内的浆体两相流进
量的离心泵所输送的介质是含有水、固体颗粒和少量气行了研究。在气液两相流方面的研究主要有 Hazral?采用
体的多柑混合物,如浆体管道输送中的加气减阻、凝结雷诺时均方程和混合长度模型模拟连续相、拉各朗日方
水循环、流物料流动、液态排渣、浮选矿浆、纸浆循法模拟分散相,对泵内的稀硫两相流进行了研究。Jose
环等均是含气两相或含气三相流。气相以溶解再挥发、采用基于离心泵叶轮内气泡受力分析的数值模拟技术,
化学反应释放、起跑作用、系统漏吸气等多种形式混入对离泵抽送气水混合物进行计算,并与试验结果对比,
被循环的流体中,从而严重影响离心泵的正常运转。由给出两相流条件下的扬程损失,也得出了气泡尺す与气
于多相流动理论的复杂性,其设计理论很不完善,在工泡体积分数之间的影响关系; Francois等?在专用试验合
程中多数的设计基本上还是采用常規的清水泉设计方法架上对不同设计轴流式离心泵模型进行测试,为高效分
加以修正来进行设计,以至于所设计泵的性能和运行稳定离和抽送轴流式离心泵的关键设计和运行参数提供了依
性都得不到有效保证,为了能设计出满足实际工况运行据,发展了轴流式离心泵的理论模型,并应用于气油两
需要的多相流离心泵应先了解离心泵内部的流动变化规相流的抽送:黄思"の探讨了气液两相介质在螺旋轴流式
律后根据实际情况指导工程设计。
叶片泵内的流动规律。谢鹏等通过对气液泥输泵的试
多相流动理论包括固液两相流、气液两相流及气固验研究,分析了含气量和气液混合总流量两个关键因素
液多相流等方面。针对固液两相方面的研究主要有吴春变化对汽蚀性能的影响;李昳等对漩涡泵内部气液两
笃叫等利用 FLUENT软件对旋流分离器进行数值模拟;刘相流场进行了数值模拟,初步揭示了该泉内气液两相流
动特征;余志毅等提出了一种气液两相流的压力修正
算法,具有较宽的进口含气率适用范围:范丽丹等对
基金项目。国家米出青年科学金(50832,国家利技支计划页目液力耦合器内汽液两相流进行了数值模拟,并对其进行
(201BAF14BO),L苏者自然科学基金頭目(9K201504,江苏高校优了PIV试验测试:向清江等采用流体体积函数两相流数
勢学科建设工程资助项
学模型,对射流元件稳定附壁情况下二维及三维流场进
作者简介:付强(1975-),男,黑龙江宝清人,助理研究员,博士,主
行数值模拟;李玉龙等?建立了基于油液离心作用的下
要从事流体机械内部流动研究、镇江江苏大学流体机械工程技术研究中容积效率、困油区间内含气比和进油侧修正含气比的计
,212013
※通信作着:モ秀礼(192-),男,山东合人,士生主要从事流体算公式;何勇灵引入基于气泡溶解和析出的物理过程
机械设计和试验方面的研究。镇江江苏人学流体机械工程技术研究中心
的气泡模型,对柴油机喷油系统分别进行仿真,并与试
212013。 Email: jsuwxic②163.co0m
万方数据