基于DEM-CFD的旋流泵大颗粒内流特性模拟与试验

• 作者: 张德胜 施亚 施卫东 赵婷 郎涛 高雄发
• 来源期刊: 农业机械学报
• 学科: 工学
• 关键词: 旋流泵 大颗粒 DEM-CFD 高速摄影 涡动力学 数值模拟
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 所属期刊栏目: 农业装备与机械化工程
• 页码范围: 176-185
• 页数: 10页
• 分类号: TH311
• 语种: 中文
• DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2020.10.020

摘要

鉴于抗堵塞性能较优的旋流泵在输送污水时,其过流部件仍存在磨损、半堵塞等问题,将DEM-CFD方法引入旋流泵数值模拟中,研究旋流泵在输送不同粒径、体积分数颗粒时的颗粒运动物理特性,以及颗粒与液相、固壁多向耦合的运动特征,并进行了试验验证.结果 表明,由旋流泵输送油菜籽试验可知,外特性计算结果与试验结果基本一致;在该旋流泵模型特征下,进口管与无叶腔区域由循环流引起的颗粒旋转流动现象较为严重,从无叶腔沿着进口壁面螺旋式逆向回流,与进口顺向来流相混达到平衡,试验拍摄结果与数值模拟结果较为相符,说明DEM-CFD耦合方法具有一定可靠性;旋流泵内部存在3种不同的颗粒运输方式,第1种为颗粒随贯通流经由叶轮进入蜗壳,第2种为受循环流影响经由无叶腔直接甩入蜗壳,第3种为颗粒从叶轮前端面区域进入叶轮,再经叶轮进入蜗壳;对蜗壳内流特性进行分析,发现颗粒主要分布在蜗壳后侧,在扩散段到蜗壳出口区域,颗粒随液体以螺旋的方式流出,蜗壳断面叶轮侧形成大小不等的螺旋涡.