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单级单吸管道离心泵在输送含沙水流下的流动与磨损

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单级单吸管道离心泵在输送含沙水流下的流动与磨损

基于流体力学中的欧拉-欧拉模型和欧拉-拉格朗日模型,结合三种理论磨损模型(颗粒摩擦和碰撞模型、Finnie冲蚀磨损模型、离散相冲击磨损模型),对单级双吸式离心泵内定常流动的固液两相流进行三维数值计算。由于输送介质的速度对泵内磨损影响较大,而吸入室内含沙水流速度相对较低,所以本研究重点分析含沙水流下单级单吸管道离心泵叶轮及压水室内部流动与磨损特性。

单级单吸管道离心泵流量较大且便于维修,其叶轮的对称结构几乎不产生轴向力,因此被广泛应用于“引黄灌溉”和“南水北调”等重大项目。为便于和实际磨损情况作对比研究,本文以一台80SH-9.3的单级双吸式离心泵为模型,分析研究了模型泵在含沙水流下的流动与磨损特性。

在叶片入口和出口处工作面摩擦磨损强度大于背面,其余位置背面摩擦磨损强度大于工作面;整个叶片上摩擦磨损强度远大于碰撞磨损强度;压水室隔舌附近摩擦磨损强度和碰撞磨损强度最大。采用混合相模型,结合基于颗粒摩擦和碰撞磨损模型,更能说明模型泵在含沙水流下的流动与磨损特性,定量预测出摩擦摩擦强度和碰撞磨损强度沿着叶片和压水室壁面的变化规律。