帶有前置攪拌裝置污水泵的水力優(yōu)化及固液兩相流場(chǎng)特性研究.pdf

1、污水泵廣泛應(yīng)用于環(huán)保、市政、礦山、石油、化工、鋼鐵工業(yè)以及污水處理等領(lǐng)域，與人們的日常生活密不可分。隨著人們生活水平的日益提高及城市化進(jìn)程的逐步加快，污水泵所輸送的介質(zhì)種類日漸增多，因此，污水泵對(duì)抗堵塞性、防纏繞性以及耐磨損性和可靠性的要求也越來越多。而污水泵葉片后掠的結(jié)構(gòu)型式可通過葉片提前對(duì)入口流體介質(zhì)進(jìn)行做功，攪拌入口處流體介質(zhì)中的纖維、顆粒等雜質(zhì)，使其順利進(jìn)入蝸殼，這是常規(guī)葉片污水泵無法實(shí)現(xiàn)的;并且在泵進(jìn)口安裝的攪拌裝置，實(shí)現(xiàn)了攪

2、拌與抽送一體化，既環(huán)保又節(jié)能。
　　本文利用數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，首先對(duì)后掠式雙葉片污水泵進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并對(duì)其內(nèi)部流場(chǎng)及磨損機(jī)理進(jìn)行研究，其次，利用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)帶有前置攪拌裝置的后掠式雙葉片污水泵的攪拌流場(chǎng)和磨損特性進(jìn)行分析。目的是提高污水泵的通過性能和抗堵塞性能，并為污水泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，主要研究?jī)?nèi)容及取得的成果有:
　　(1)提出了前緣后掠式污水泵的設(shè)計(jì)方法，并在對(duì)國(guó)內(nèi)外大量?jī)?yōu)秀污水泵水力模型分析的基礎(chǔ)

3、上，對(duì)原有的水力設(shè)計(jì)方法進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步完善了污水泵的設(shè)計(jì)理論與方法。
　　(2)總結(jié)了葉輪主要幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)規(guī)定，按照正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)出9組葉輪，通過CFD對(duì)其進(jìn)行數(shù)值分析，研究出影響后掠式雙葉片污水泵效率、揚(yáng)程的主要因素，優(yōu)化得出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。
　　(3)基于Particle模型，采用SIMPLEC算法，并采用多重參考坐標(biāo)系法對(duì)優(yōu)化后的后掠式雙葉片污水泵進(jìn)行固液兩相流數(shù)值模擬。其中液相采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程湍流模型，固體顆粒則

4、采用離散相零方程模型。分析了不同固相體積分?jǐn)?shù)、固體顆粒直徑以及不同前緣后掠角時(shí)固相顆粒在污水泵內(nèi)的分布情況，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究污水泵的磨損機(jī)理，從而分析了該后掠式雙葉片污水泵內(nèi)部過流部件的磨損情況。
　　(4)對(duì)優(yōu)化后的后掠式雙葉片污水泵進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并將樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明:在額定流量點(diǎn)處，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案效率為80％，高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值2.5個(gè)百分點(diǎn)，且從其外特性曲線圖上可以看出，樣機(jī)的高效

5、區(qū)較寬，未出現(xiàn)駝峰，且高效點(diǎn)位于額定流量點(diǎn)附近。
　　(5)介紹了攪拌裝置的應(yīng)用并創(chuàng)造性地提出將其運(yùn)用于后掠式雙葉片污水泵領(lǐng)域，給出了所研究攪拌裝置的幾何尺寸，利用UG軟件對(duì)其進(jìn)行了三維造型，通過CFD數(shù)值模擬方法研究了在不同安裝高度情況下，帶有前置攪拌裝置污水泵內(nèi)部流場(chǎng)的特性及污水池內(nèi)攪拌流場(chǎng)的特性。
　　(6)在上述帶有攪拌裝置污水泵數(shù)值分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探究了該型污水泵內(nèi)部固相顆粒的分布情況，并與之前未安裝攪拌裝置時(shí)