深海采矿斜流泵颗粒运动与叶片磨损

• 作者: 张师帅 郑钧 陈俊君 陈文昊 高瑞
• 来源期刊: 排灌机械工程学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 深海采矿 斜流泵 固液两相流 颗粒运动 叶片磨损
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 泵理论与技术
• 页码范围: 1215-1220
• 页数: 6页
• 分类号: TH313|P751
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1674-8530.19.0118

摘要

针对某型深海采矿提升斜流泵,采用k-ε湍流模型和Particle Transport Solid粒子输运模型进行了固液两相流数值模拟,对比分析了不同颗粒浓度(2%～12%)和不同颗粒粒径下(1～30 mm)的颗粒运动规律和叶片磨损情况.结果表明,随着颗粒浓度的增大,叶轮进口区域的颗粒聚集程度上升,导叶流道内的颗粒聚集程度加剧;叶轮叶片的磨损面积和导叶叶片的磨损面积逐渐增大.其中,叶轮叶片的主要磨损位置在叶片前缘,导叶叶片的主要磨损位置在叶片转向处和叶片尾缘.叶片的磨损位置都呈现从叶顶向叶根逐渐发展的趋势;导叶叶片的磨损面积比大于叶轮叶片的磨损面积比;随着颗粒粒径的增大,叶轮出口区域的聚集程度减弱,导叶流道内的颗粒聚集减轻;其磨损规律与不同浓度下的工况相一致,叶轮叶片的叶片压力面为主要磨损区域,而且导叶叶片在尾缘的磨损减小.研究结果可为深海采矿斜流泵的优化设计提供理论依据.