固相参数对泵内流动影响的数值模拟与PIV测试

固液泵是输送固液混合物的关键设备，在国民生产生活各个领域均有应用，如矿山行业的矿渣输送，水利方面的清淤灌溉等。但是随着固液泵的广泛应用，它在实际使用过程中存在的缺点和不足也逐渐暴露出来，如过流部件磨损严重及效率偏低等。同时由于两相流动的复杂性，关于这方面的理论研究及设计还不成熟，仍处于探索与发展阶段，流道内部许多固液两相流动规律还没有被揭示出来，在工程实际中多数的设计是建立在经验基础之上，以至于设计出的泵性能得不到保证。因此迫切需要对泵的内部流动进行深入研究，为设计出性能高和运行稳定的泵提供理论基础。粒子图像测速技术（particle imagevelocimetry，PIV）是一种瞬态、多点、无接触式的流体力学测速方法，通过它能够获得平面流场的图像，进而获得平面区域的速度场。目前PIV技术已成为一种有效的速度场测量方法。本文主要对固液两相流泵进行数值模拟与分析，并采用PIV技术对泵内部固液两相流场的分布情况进行测量。通过对泵内部流场的PIV试验测试与数值模拟结果进行对比研究，以期进一步认识固液泵内部流动的流场结构和流动规律，这将有助于改善泵的结构设计，提高泵的性能。本文的主要工作如下：1）系统阐述了固液两相流泵的研究现状及PIV技术的发展状况。2）利用UG造型软件进行离心泵实体造型，并使用Gambit进行网格划分，后利用Fluent软件进行清水和固液两相流的数值模拟及结果分析。3）完善离心泵测试试验台，应用粒子图像测速技术（PIV）对泵在不同工况下的内部流场进行两相流PIV测试试验，并分析流场内固相颗粒的速度变化规律和运动特性。4）将数值模拟结果与PIV试验结果进行综合对比分析，从而互相验证了数值方法和试验方法的可靠性，取得了有参考意义的试验数据和结果，为后续的固液泵的进一步研究积累了基础。