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1、第卷第期年月工程热物理学报,离心泵叶轮中固液两相紊流计算戴江吴玉林孙自祥清华大学水利水电工程系北京关键词固液两相流,紊流数值模拟,离心叶轮引言离心泵在固体物料 的输送 中起着很 重要的作用。和、 七利用无粘性流动的混合液模型计算了离心泵叶轮中固体颗粒的浓度分布。除此之外,未见离心泵叶轮中固液 两相紊流场的研究 报道。本文利用一一尸两相紊流模型和算法计算了这 种两相紊 流。根据计 算 结果,对 离心泵叶轮 中两相紊流速度场进行了初步 分析。计算模型和控制方程用 多相 流中“两流体”模型分析多相 流动。在这种模型 中,固体颗粒相一般说,为分散相也假定为一种“拟 流体”。拟流体的流动仍采用宏观连续介
2、质原理中守恒 方程进行描述。液相和 固相 的控制方程如下液相流动控 制方 程连续性方程户气万一十口艺十叹,一 口,户二,动量方程 二、亡,下一一牡 护 工,尸户。为等效粘性系数,口口牡、牡、只一拜。二一十二二少饭。一尸匕无留“卞不 叮、一“其中,和拜二分别 为液体和 固体的密度拼拼,拼,尸为等效压力,二一四尸升,为颗粒运动松驰时间,一二”哪,、吕拼、二万一丐。为颗粒即数,为颗粒直径。液相紊流的紊动能方程和紊动能耗散率方程用下列和式表示二、而凡瓦,”主件丝、口。、口儿工,一国家自然科学基金资助项目。本文曾于年月在安徽黄山召开的中国工程热物理学会流体机械学术会议上宣读。期戴江等离心泵叶轮 中固液两
3、相紊流计算其 中生成项及两相流 附加生成项分别为、一 。,会 黔豁味一艺艺臀琳一全风,、口拼。几哥一一又己下一下一 了一已,尽。、一。一。了。儿其中紊流模型中旋转修正系数。、,。,二等按文献【中推荐数值选取。固相流 动控制方 程连续性方程 口口气万甲十二丁一一 艺口,、饰口户、吸口”们 夕一吸、们、产动量方程。二。、口 十下厂一一 口口户二,。口,口。、们、口。,尸,犷廿、,矛护, 肠们卜刀卜以子 习 一扩、月月,、 芯心口苗布笛布们 一二、口 咋即口外、。口一不一、几干一云一几干一“,一尸匕葱之甲无卞言下丁一 口乞一乙口泛。、固相紊 流模型采用代数模型模型,其涡粘性系数咋用一公式表示咋称,际
4、、一一丁一一以州卜夕,凡行其 中行为流体脉动特征 时 间厄 ,空,二于 万、兀 乙, ,凡 护边界条件液相边界条件流相紊 流计算 边界 条件同单相紊流计算的边界条件。包 括壁面 条件,用对 数律模拟近壁区流动周期性条件,在 叶轮 叶片上下游延伸区边界上使用进口给定第一类边界条件出口采用第二类边 界条件除进口外,压力采用第二类边界条件。固相边界条件除进口外 固相 各变量也采用法 向导数为零 的第二类边界 条件。进口给定第一类边 界条件。数值计算为 了在 图所示二维 叶片区内进行计算,利用贴体座标系统把控制方程变成该座标系下的方程,如文献,中所示。具体数值计算方法用不 可紊流计算方法医,计算采用交
5、错网格系统。工程热物理学报卷计算结果本文计算 叶轮 为一离心 式 渣桨泵模型 叶轮,几何参数如文献【中所示。固相 的流动参数如下体积 浓度。二,粒径,密度。二”,进口径 向速度“,转速。图至 图为计算结果。图液相速度图固相速度图液固相间滑移速度图压力分布图图和 图比较,可以看出,在稀的 固相浓度条件下,的影 响很小,固液两相 的速度矢量 图相差较小。颗粒数分布颗粒的存在对液相流动由图,固液 相间 的滑移 速度速度。,在进口边吸力面侧,固相速度大 于液相图为压 力分布 图,叶轮的压力主要由离心力产生,与 同工况 的单相计算比较,固相 的存在 使离心 叶轮所产生的压力略有下 降。颗粒数的相对 分布如 图所 示,在 叶片面 附近,尤其在 压力面 出口处有较高的颗粒数,这 与试验结果相 吻合。期戴江等离心泵叶轮中固液两 相紊流计算结论利用一一两相紊流模型和不可压紊流计算程式,可以计算离心 叶轮中两相紊流。固液 间滑移速度 对于 了解 叶轮中固液两相 的速度场及其差别有一定意义。参考文献【,一【一一 【,一【、,于 【丫,一于,一,一,一一一硬闺叩亡月乡乡。了,沙室,行一一,一,一一一,一一,
