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离散元与光滑颗粒流体力学耦合方法及应用
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作者 欧涛 刘杰 陈伟 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期187-193,共7页
磨机尺度极大,采用常规物理相似模拟和物料平衡模型适用性的方法,无法对磨机出料端排矿的动态过程进行观测和开展定量化表征,本文通过耦合离散元方法和光滑粒子流体动力学方法实现基于动态自由面的固液两相流仿真,并应用于量化对比不同... 磨机尺度极大,采用常规物理相似模拟和物料平衡模型适用性的方法,无法对磨机出料端排矿的动态过程进行观测和开展定量化表征,本文通过耦合离散元方法和光滑粒子流体动力学方法实现基于动态自由面的固液两相流仿真,并应用于量化对比不同磨机衬板机械结构对其排矿效率的影响.通过开展流变仪试验及仿真,确定了反映选定矿浆的流变特性参数及对应数值模拟参数.选取直型及弧型出料端衬板设计,基于所开发的数值模拟进行磨机排矿量及矿浆提升器回流量的量化表征.数值模拟结果表明,弧型出料端衬板的排矿量提升了13.4%,且矿浆提升器回流量降低了93.3%,现场工业试验结果与数值结果误差较小,验证了所开发的数值模拟模型的准确性. 展开更多
关键词 数值模拟 离散元方法 光滑粒子流体动力学 固液两相流 磨机衬板
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基于CFD的充填管道固液两相流输送模拟及试验 被引量:65
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作者 吴迪 蔡嗣经 +2 位作者 杨威 王文潇 王章 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期2133-2140,共8页
为解决和睦山铁矿充填料浆的管道自流输送问题,采用固液两相流理论和计算流体动力学(CFD)方法,建立充填料浆在管道中自流输送的两相流控制方程;利用Gambit构造实际管道的三维网格模型,在Fluent的3D解算器中进行数值模拟。通过分析管道... 为解决和睦山铁矿充填料浆的管道自流输送问题,采用固液两相流理论和计算流体动力学(CFD)方法,建立充填料浆在管道中自流输送的两相流控制方程;利用Gambit构造实际管道的三维网格模型,在Fluent的3D解算器中进行数值模拟。通过分析管道输送的阻力损失和弯管部分的受力情况,获得料浆输送的最佳浓度和流量。料浆坍落度试验、自然沉降试验以及现场工业输送试验验证了数值模拟结果的可靠性。研究结果为该矿即将投入使用的永久充填系统运行参数的选取提供了重要的依据。 展开更多
关键词 自流输送 固液两相流 计算流体动力学 数值模拟 阻力损失
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水力机械中冲蚀磨损规律及抗磨措施研究进展 被引量:40
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作者 刘娟 许洪元 齐龙浩 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期113-117,共5页
工作在固液两相流条件下的水力机械普遍存在破坏程度不一的冲蚀磨损作用 ,给工程实践和经济效益带来严重的阻碍和巨大的损失。本文主要介绍多年来相关研究人员致力于水力机械内冲蚀磨损规律及抗磨措施的研究进展 ,前者包括两相流流场中... 工作在固液两相流条件下的水力机械普遍存在破坏程度不一的冲蚀磨损作用 ,给工程实践和经济效益带来严重的阻碍和巨大的损失。本文主要介绍多年来相关研究人员致力于水力机械内冲蚀磨损规律及抗磨措施的研究进展 ,前者包括两相流流场中过流部件的冲蚀磨损规律试验研究、数值模拟和磨损预测 ;后者涉及水力机械机组的抗磨优化设计及抗磨材料和表面抗磨处理研究。作者结合自己的研究提出了水力机械冲蚀磨损的研究发展方向和前景预测。 展开更多
关键词 水力机械 冲蚀磨损 耐磨防护 固液两相流
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基于Particle模型固液两相流离心泵流场数值模拟 被引量:39
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作者 汪家琼 蒋万明 +2 位作者 孔繁余 屈晓云 宿向辉 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2013年第10期846-850,878,共6页
基于Particle模型和非均相模型,运用流场分析软件ANSYS-CFX对固液两相流离心泵的内部流场进行数值模拟.液相采用标准k-ε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.重点分析了过... 基于Particle模型和非均相模型,运用流场分析软件ANSYS-CFX对固液两相流离心泵的内部流场进行数值模拟.液相采用标准k-ε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.重点分析了过流部件壁面处固体颗粒的滑移速度、颗粒体积分数分布、滑移速度及体积分数分布与过流部件磨损的关系,将数值模拟结果与相关文献中的试验结果进行对比.结果表明:在蜗壳大包角壁面处,固体颗粒相的体积分数较大;在叶片头部靠近前盖板处、叶片压力面和吸力面的尾部处、蜗壳起始段靠近隔舌处和靠近叶片压力面尾部的前后盖板处等壁面,固体颗粒相的滑移速度较大,磨损较为严重.采用Particle模型和非均相模型能准确地模拟固液两相流泵内的流动规律. 展开更多
关键词 离心泵 固液两相流 数值模拟 滑移速度 磨损
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固液两相流管道水力输送的研究进展 被引量:19
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作者 白晓宁 胡寿根 《上海理工大学学报》 CAS 1999年第4期366-372,共7页
在参阅国内外有关文献的基础上,介绍了管道水力输送的基本原理,综述了管道固液两相流动中流动状态、浓度和速度分布、临界流速及摩阻损失等方面的研究进展.
关键词 固液两相流 管道 水力输送
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脱硫泵固液两相流动的数值模拟与磨损特性 被引量:26
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作者 李昳 何伟强 +2 位作者 朱祖超 张玉良 崔宝玲 《排灌机械》 EI 2009年第2期124-128,共5页
采用k-ε-Ap模型模拟了脱硫泵内固液两相流动,并对3种直径的颗粒浓度分布、速度分布及磨损特性进行了研究.结果表明,不同直径的固体颗粒在叶片压力面上的体积浓度均比吸力面上高,其浓度随颗粒直径增加而增加;在蜗壳中,颗粒主要分布在蜗... 采用k-ε-Ap模型模拟了脱硫泵内固液两相流动,并对3种直径的颗粒浓度分布、速度分布及磨损特性进行了研究.结果表明,不同直径的固体颗粒在叶片压力面上的体积浓度均比吸力面上高,其浓度随颗粒直径增加而增加;在蜗壳中,颗粒主要分布在蜗壳近壁处,并随颗粒直径增大而浓度增加.其相对速度矢量方向基本沿叶片表面,与叶片相切,因此在叶片上主要发生滑动磨损;固体颗粒以较小角度与蜗壳壁面相碰撞,随颗粒直径增大,角度略有增加,在离心力的作用下,固体颗粒以较大径向速度挤压蜗壳壁面,并沿蜗壳周壁向出口运动,导致蜗壳发生严重滑动磨损;颗粒在蜗壳隔舌附近的运动比较紊乱,导致在隔舌部位主要发生冲击磨损.数值模拟结果与实际磨损情况比较吻合,表明所采用的计算方法是可行的. 展开更多
关键词 脱硫泵 固液两相流 数值模拟 磨损 特性
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小粒径固液两相流在螺旋离心泵内运动的数值分析 被引量:23
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作者 李仁年 韩伟 +2 位作者 刘胜 徐振法 苏吉鑫 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2007年第1期55-58,共4页
针对螺旋离心泵内固液两相流动比较复杂的情况,以黄河含沙水为工作介质,采用改变沙粒粒径和含沙水体积分数的方法,对小粒径颗粒在螺旋离心泵内的流动进行了数值模拟.通过内流场的速度、压力与颗粒分布,分析了粒径大小对泵内固体颗粒运... 针对螺旋离心泵内固液两相流动比较复杂的情况,以黄河含沙水为工作介质,采用改变沙粒粒径和含沙水体积分数的方法,对小粒径颗粒在螺旋离心泵内的流动进行了数值模拟.通过内流场的速度、压力与颗粒分布,分析了粒径大小对泵内固体颗粒运动的影响和进口固相初始体积分数对泵内压力和固相分布的影响,得出压力沿叶轮工作面和背面的分布规律以及固相体积分数沿叶轮轴面、叶片背面和工作面的分布规律,并在此基础上给出了螺旋离心泵内的磨损特性. 展开更多
关键词 螺旋离心泵 固液两相流 CFD 数值模拟
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弯管与盲通管冲蚀磨损对比分析研究 被引量:25
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作者 张孟昀 马贵阳 +2 位作者 李存磊 孙宗琳 肖辉宗 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期76-81,共6页
为了研究石油管道流向急剧改变处的冲蚀磨损问题,采用DPM模型,通过改变入口流速、颗粒质量流速、颗粒直径,对90°弯管与盲通管的流场分布及冲蚀情况进行数值模拟。结果表明:弯管与盲通管最大冲蚀速率随入口流速的增大呈指数增长,随... 为了研究石油管道流向急剧改变处的冲蚀磨损问题,采用DPM模型,通过改变入口流速、颗粒质量流速、颗粒直径,对90°弯管与盲通管的流场分布及冲蚀情况进行数值模拟。结果表明:弯管与盲通管最大冲蚀速率随入口流速的增大呈指数增长,随颗粒质量流速的增大呈线性增长;在50~100μm粒径范围内,最大冲蚀速率随粒径的增加逐渐减小,在100~300μm粒径范围内,随粒径的增加而增大;在入口流速、颗粒质量流速、颗粒直径相同的条件下,弯管最大冲蚀速率明显高于盲通管最大冲蚀速率,盲通管的耐蚀性更强;由于流体在盲通管产生涡旋现象,增加了颗粒能量的耗散,从而减小了进入下游管线颗粒的速率,使得颗粒更易积存于盲通段形成堆积层,减小了下游管段冲蚀速率。 展开更多
关键词 弯管 盲通管 冲刷腐蚀 液固两相流 数值模拟
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离心泵内固体颗粒运动规律的实验研究 被引量:23
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作者 刘娟 许洪元 +2 位作者 唐澍 陆力 罗先武 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期168-172,167,共6页
工作在固液两相流条件下的水力机械部件普遍存在程度不一的磨损破坏,这种破坏主要是过流介质中固体颗粒对部件表面的冲蚀磨损的作用结果。本文应用高速摄影技术,全面追踪和研究了离心泵叶轮流道内固液两相流中固体颗粒的运动轨迹及规律... 工作在固液两相流条件下的水力机械部件普遍存在程度不一的磨损破坏,这种破坏主要是过流介质中固体颗粒对部件表面的冲蚀磨损的作用结果。本文应用高速摄影技术,全面追踪和研究了离心泵叶轮流道内固液两相流中固体颗粒的运动轨迹及规律、特别是固体颗粒与过流部件的瞬间撞击过程,系统研究了固体颗粒的粒径大小、密度、进口参数以及运行工况(流量和叶轮转速等)对颗粒运动轨迹的影响规律。固体颗粒对过流部件的冲击破坏作用主要发生在叶片工作面,质量较大的硬质颗粒主要对叶片头部区域产生高角度(60°-90°)的撞击,冲蚀破坏作用较大;质量较小的颗粒主要对叶片工作面的中后部区域产生低角度(20°-50°)的撞击,其破坏作用相对较弱。发生在这两个区域的撞击过程也存在很大的差异,颗粒撞击叶片头部后直接反射回来,与叶片中后部撞击后存在颗粒在壁面上的相对滑动过程。 展开更多
关键词 水力机械 固液两相流 离心泵 高速摄影 冲击角度
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混流式水轮机引水、导水部件内部固液两相流动的数值分析 被引量:22
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作者 李琪飞 李仁年 +1 位作者 韩伟 敏政 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2008年第6期47-50,共4页
基于N-S方程,运用k-ε-Ap模型,采用直角坐标系、混合四面体非结构网格和SIMPLE算法,将混流式水轮机蜗壳、固定导叶和活动导叶作为耦合整体,对引水、导水部件在含沙水两相流介质流动时的内部流场进行数值模拟计算.分析水轮机引水、... 基于N-S方程,运用k-ε-Ap模型,采用直角坐标系、混合四面体非结构网格和SIMPLE算法,将混流式水轮机蜗壳、固定导叶和活动导叶作为耦合整体,对引水、导水部件在含沙水两相流介质流动时的内部流场进行数值模拟计算.分析水轮机引水、导水部件内部流场两相流动的机理,对泥沙两相流动时蜗壳、固定导叶和活动导叶等部件的泥沙磨损进行分析和预测.研究结果表明,蜗壳包角从0°~320°的外侧壁、特殊固定导叶的头部及工作面靠近头部位置、活动导叶头部及工作面靠近头尾部的区域,属于磨损严重区域,与水电站的实际磨损情况基本吻合. 展开更多
关键词 水轮机 引水 导水部件 内部流场 固液两相流动 数值模拟
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渣浆泵叶轮磨损的数值模拟及试验 被引量:23
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作者 陶艺 袁寿其 +2 位作者 张金凤 张帆 陶建平 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第21期63-69,F0004,共8页
为研究渣浆泵运行过程中叶轮的磨损情况,该文以一台离心式工程塑料渣浆泵为研究对象,对其全流场进行了结构化网格划分,首先对包括设计工况点在内的5个工况进行了清水条件下的数值模拟,并与试验数据进行对比,发现最大误差不超过5%,设计... 为研究渣浆泵运行过程中叶轮的磨损情况,该文以一台离心式工程塑料渣浆泵为研究对象,对其全流场进行了结构化网格划分,首先对包括设计工况点在内的5个工况进行了清水条件下的数值模拟,并与试验数据进行对比,发现最大误差不超过5%,设计工况点误差不超过3%,说明所用数值模拟方法得到的结果是可信的。随后基于ANSYS CFX商用软件中的Particle欧拉多相流模型,对模型泵内流场进行了固液两相数值模拟并进行了快速磨损试验,模拟与试验结果表明:叶轮磨损较严重的部位位于叶片进口边、流道中前段靠近叶片压力面的后盖板内侧、叶片压力面与后盖板交界处及叶片压力面端面;背叶片的磨损主要发生在叶片压力面外缘,并由此处开始往轮毂处发展,磨损形状大致呈抛物线型,分析认为隔舌处的高压引起流道中颗粒相回流撞击背叶片外缘是造成背叶片磨损的主要原因。通过模拟结果与试验结果的对比,证明所采用的数值模拟方法可以有效地预测渣浆泵运行时叶轮的磨损,其结果可较好地解释磨损产生的原因,该研究可为今后渣浆泵叶轮抗磨损性能的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 数值方法 叶轮 渣浆泵 试验研究 固液两相流 磨损
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基于CFD数值模拟的排污阀冲蚀磨损影响规律 被引量:21
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作者 钟林 冯桂弘 +1 位作者 张计春 魏刚 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期151-157,共7页
针对排污阀因长期排污工作导致的冲蚀失效问题,采用CFD仿真模拟的方法开展关于流体流速、颗粒粒径、含砂体积比与阀门开度等因素对阀套式排污阀冲蚀磨损性能影响的评价分析.结果表明:阀芯、阀座密封接触壁面间的冲蚀破坏是造成整个排污... 针对排污阀因长期排污工作导致的冲蚀失效问题,采用CFD仿真模拟的方法开展关于流体流速、颗粒粒径、含砂体积比与阀门开度等因素对阀套式排污阀冲蚀磨损性能影响的评价分析.结果表明:阀芯、阀座密封接触壁面间的冲蚀破坏是造成整个排污阀失效的主要原因.在流速1~9 m/s、颗粒粒径0.1~0.5 mm、含砂体积比2%~10%、阀门开度15%~90%时,冲蚀磨损率与流体流速呈指数型正相关,冲蚀磨损区域随流速增加明显扩大.砂浓度增多加大了颗粒碰撞阀腔壁面的频率,其冲蚀率近似呈线性增长.颗粒粒径变化对排污阀平均冲蚀磨损率影响较小,小颗粒冲蚀行为下产生的冲蚀破坏相比大颗粒更为均匀一些.排污阀开度在15%~30%过程中,阀冲蚀磨损程度变化剧烈,从60%开度开始,阀的受损情况趋于平稳.同时,在阀门开度增大的过程中,阀芯最大冲蚀磨损区域从圆周壁面逐步移动到阀芯下端面.研究结果对排污阀的整体耐冲蚀性能评价具有指导意义. 展开更多
关键词 排污阀 冲蚀磨损 数值模拟 排污阀工况 固液两相流
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固液两相流管道输送实验台的系统设计与测试方法 被引量:14
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作者 白晓宁 胡寿根 +2 位作者 张道方 蒋旭平 秦宏波 《上海理工大学学报》 CAS 北大核心 2001年第2期95-101,共7页
针对粒状物料管道水力输送的特点,设计建造了固液两相流管道输送实验台,着重介绍了实验台的系统结构、测试方法和主要功能. 实践表明,该实验台设计合理、功能完善、测试准确可靠,可以用来模拟工业管道的各种工况.
关键词 固液两相流 管道输送 实验台 系统设计 测试方法 水力输送 固体物料
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低浓度固液两相流的颗粒相动理学模型 被引量:17
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作者 傅旭东 王光谦 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第6期650-659,共10页
用广义Fokker-Planck扩散模型描述液相湍动对颗粒的挟带作用,用修正的BGK模型描述粒间碰撞效应,建立了封闭的颗粒相PDF输运方程.运用Chapman-Enskog迭代法求得方程的二阶近似解,获得颗粒相脉动速度二阶矩和三阶矩闭合关系.模型与颗粒流... 用广义Fokker-Planck扩散模型描述液相湍动对颗粒的挟带作用,用修正的BGK模型描述粒间碰撞效应,建立了封闭的颗粒相PDF输运方程.运用Chapman-Enskog迭代法求得方程的二阶近似解,获得颗粒相脉动速度二阶矩和三阶矩闭合关系.模型与颗粒流模型相容,与液相湍流闭合模型是否相容依赖于扩散模型的具体形式,并据此比较了不同的涡-颗粒作用模型.模型与二维明渠流轻质沙和天然沙试验资料符合很好.表明细小粒径颗粒能够充分跟随水流运动;大粒径颗粒的相间平均速度差和壁面滑移速度明显,近壁区内的颗粒沿流向和垂向脉动强度都可能大于水流,并存在一定程度的颗粒碰撞效应. 展开更多
关键词 三阶矩 输运方程 二阶 近似解 近壁区 脉动速度 颗粒 闭合 试验资料 低浓度
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沙粒体积分数对离心泵磨损特性影响的数值分析 被引量:19
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作者 赵伟国 郑英杰 +1 位作者 刘宜 韩向东 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期98-103,共6页
为了研究含沙水流条件下沙粒体积分数对离心泵磨损特性的影响,采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLE算法,基于离散相模型(DPM)和Finnie塑性冲蚀磨损模型,沙粒粒子注入选用RR分布拟合方法,对一比转数为196的单级单吸离心泵内固液两相流动进行全... 为了研究含沙水流条件下沙粒体积分数对离心泵磨损特性的影响,采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLE算法,基于离散相模型(DPM)和Finnie塑性冲蚀磨损模型,沙粒粒子注入选用RR分布拟合方法,对一比转数为196的单级单吸离心泵内固液两相流动进行全三维数值模拟.通过对比清水介质时泵外特性试验数据与数值模拟结果,验证了数值计算方法的可靠性.研究结果表明:随着沙粒体积分数的增加,离心泵过流部件的磨损强度逐渐增大,且磨损部位主要集中在叶片进口边、叶片背面、叶片工作面靠近叶片出口的位置以及蜗壳的第2断面和第4断面附近;随着沙粒体积分数的增加,沙粒运动轨迹逐渐趋于紊乱,离心泵的扬程和效率逐渐降低. 展开更多
关键词 离心泵 固液两相流 数值模拟 离散相模型 磨损 体积分数
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基于改进欧拉算法的双吸离心泵泥沙磨损特性研究 被引量:19
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作者 张自超 王福军 +3 位作者 陈鑫 廖翠林 徐洪泉 陆力 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期124-133,147,共11页
固液两相流算法对双吸离心泵泥沙磨损模拟精度有直接影响。采用改进的固液两相流欧拉算法,考虑了相间阻力和泥沙扩散系数两方面因素,对典型悬移质泥沙粒径条件下的双吸离心泵流场进行了数值计算。研究发现,叶片表面湍流强度在头部和尾... 固液两相流算法对双吸离心泵泥沙磨损模拟精度有直接影响。采用改进的固液两相流欧拉算法,考虑了相间阻力和泥沙扩散系数两方面因素,对典型悬移质泥沙粒径条件下的双吸离心泵流场进行了数值计算。研究发现,叶片表面湍流强度在头部和尾部较大,可达6%~10%;叶片头部和尾部的颗粒动态尺度大于中部。由湍流强度和颗粒动态尺度组成的湍动尺度效应,在叶片头部和尾部表现强烈,湍动尺度效应使固液相间阻力增大,更有利于颗粒的扩散,避免了颗粒聚集,对大颗粒的作用强于小颗粒。湍动尺度效应导致叶片表面固相体积分数分布范围减小,大颗粒的变化值大于小颗粒,叶片头部和尾部的改变值大于中部,叶片表面的严重磨损部位为叶片工作面尾部的块状磨损区,这比采用传统算法得到的带状磨损区和偏磨区计算结果,更符合离心泵实际磨损情况,考虑湍动尺度效应后得到的磨损率也有所增大。在此基础上,提出了双吸离心泵叶片水力设计和表面喷涂防护原则,为提高双吸离心泵抵抗泥沙磨损能力奠定了基础。 展开更多
关键词 双吸离心泵 泥沙磨损 固液两相流 改进欧拉算法
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颗粒在起伏成品油管道中的沉积运移规律 被引量:19
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作者 隋冰 刘刚 +2 位作者 李博 赵家良 陈雷 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期523-530,共8页
成品油管道中杂质颗粒的沉积会增加管道内积水,腐蚀管道。通过建立的成品油携水携杂质实验环道系统,研究了成品油管道中颗粒的沉积运移规律,测量了将颗粒从管道中清除的临界流速,同时考虑了颗粒沉积对油携水运动的影响。根据实验现象,... 成品油管道中杂质颗粒的沉积会增加管道内积水,腐蚀管道。通过建立的成品油携水携杂质实验环道系统,研究了成品油管道中颗粒的沉积运移规律,测量了将颗粒从管道中清除的临界流速,同时考虑了颗粒沉积对油携水运动的影响。根据实验现象,将临界流速划分为可沉积临界流速和稳定沉积临界流速,分别界定颗粒是否会产生沉积和是否会稳定沉积。采用LES-DEM耦合计算方法,仿照实验过程对颗粒的沉积运移进行数值模拟。实验和模拟结果表明:杂质颗粒一般会在上倾管段之后的高点位置沉积;颗粒沉积后容易引发积水,若要将积水清除,须同时将颗粒清除;2种临界流速随管道倾角的增大而增大,受颗粒尺寸影响较小,与管道中颗粒的含量无关;数值模拟验证了颗粒在管道高点位置沉积的实验现象。 展开更多
关键词 固液两相流 成品油管道 杂质颗粒 沉积运移 临界流速
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泥沙浓度及粒径对水轮机转轮内部流动影响的数值分析 被引量:19
18
作者 张广 魏显著 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第23期94-100,F0004,共8页
为了掌握泥沙介质在水轮机转轮中的分布规律以及对转轮压力场的影响,该文应用固液两流体多相流动模型,充分考虑了固液两相间的相互作用,通过求解雷诺时均N-S方程和重正化群k-ε湍流方程,对不同泥沙介质条件下水轮机转轮通道中的流动进... 为了掌握泥沙介质在水轮机转轮中的分布规律以及对转轮压力场的影响,该文应用固液两流体多相流动模型,充分考虑了固液两相间的相互作用,通过求解雷诺时均N-S方程和重正化群k-ε湍流方程,对不同泥沙介质条件下水轮机转轮通道中的流动进行数值研究。研究结果表明,含沙水会导致水轮机转轮叶片表面压力载荷增大,固液两相间速度差异是导致叶片表面泥沙体积浓度分布的变化的主要原因。小粒径泥沙在叶片表面分布均匀且体积浓度低,大粒径泥沙会集中分布在叶片的前缘及出水边等区域。该研究可为多泥沙电站水轮机转轮抗泥沙设计提供参考。 展开更多
关键词 数值分析 水轮机 叶轮 泥沙磨损 固液两相流
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基于CFD-DEM的离心泵叶轮磨损特性研究和优化设计 被引量:19
19
作者 刘栋 倪子建 +2 位作者 黄凯 王卫华 严建华 《流体机械》 CSCD 北大核心 2022年第9期26-32,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 离心泵 离散元模型 磨损 固液两相流 数值模拟
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含沙水流中粒径对离心泵叶轮磨损特性影响的数值分析 被引量:19
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作者 杨从新 董富弟 +2 位作者 程效锐 申立新 赵伟国 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2014年第4期45-50,共6页
采用雷诺时均N-S方程、RNG k-ε模型和相间耦合SIMPLE算法,以含沙水为介质,选用离散相模型和Finnie的塑性冲蚀磨损模型,运用冻结转子法,对一台200SH-9.3单级双吸离心泵内固液两相流动进行全三维数值模拟.获得不同粒径时叶片工作面、背... 采用雷诺时均N-S方程、RNG k-ε模型和相间耦合SIMPLE算法,以含沙水为介质,选用离散相模型和Finnie的塑性冲蚀磨损模型,运用冻结转子法,对一台200SH-9.3单级双吸离心泵内固液两相流动进行全三维数值模拟.获得不同粒径时叶片工作面、背面、轮缘内侧面及轮毂面磨损强度及固相体积分数的变化规律,并且对主要磨损部位的磨损深度进行预测.通过对比清水介质时泵外特性试验数据以及磨损试验数据与数值模拟结果,验证了数值计算方法的可靠性.结果表明:随着粒径的增大,叶片工作面、背面、轮缘内侧面和轮毂面的磨损强度增大;叶片工作面的主要磨损部位集中在进出口及靠近轮毂一侧,叶片背面主要磨损部位集中在进口及靠近轮毂一侧;叶轮主要磨损部位的磨损深度预测值与实际磨损结果基本一致. 展开更多
关键词 离心泵 固液两相流 磨损 数值模拟
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