叶片圆盘泵固液两相湍流模拟：无叶区与叶片区流动分析

"周昌静等人的一篇2010年的科研论文，研究了叶片圆盘泵内部固液两相流动的规律，采用数值模拟方法进行了深入探讨。该研究运用了Eulerian多相流模型、RNG k-ε湍流模型与SIMPLEC算法，通过Fluent软件对叶片圆盘泵的固液两相湍流进行模拟。研究发现，无叶区主要以旋流形式存在，大部分固相颗粒集中在无叶区，而叶片区的颗粒浓度在叶轮出口叶片工作面靠近无叶区处最高。这些发现揭示了叶片圆盘泵固相通流能力强且对叶轮磨损小的原因。" 本文是一篇自然科学领域的论文，详细探讨了叶片圆盘泵内部的固液两相流动特性。研究者首先将叶轮划分为无叶区和叶片区，然后利用多重参考坐标系法来模拟叶轮在泵体内的运动状态。在选用了Eulerian多相流模型后，能够同时处理两种或多种不同相态的流体，如液体与固体颗粒的混合流动。Eulerian模型假设流场是连续的，颗粒分布在流场中，适用于描述颗粒与连续相之间的相互作用。 RNG k-ε湍流模型是一种常用的湍流模型，它改进了标准k-ε模型，更准确地描述了湍流的近壁行为。SIMPLEC算法（Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations with Convection）是求解流体动力学方程的一种常用算法，用于耦合压力和速度场的迭代过程，能有效处理复杂几何形状的流场问题。 通过Fluent软件，研究人员进行了数值模拟，得出了叶轮无叶区和叶片区的压力和速度变化规律。结果显示，无叶区内主要以旋流形式存在，这可能导致无叶区内大部分区域形成低压区，并且存在叶片区高能流体向无叶区的轴向流动现象。此外，固相颗粒的分布显示，它们大部分聚集在无叶区，而叶片区内颗粒浓度最高处在叶轮出口叶片的工作面附近接近无叶区的位置。 这些发现对于理解叶片圆盘泵的工作原理和优化设计具有重要意义。由于大部分固相颗粒不经过叶轮叶片区直接排出，这解释了为何叶片圆盘泵在固液混合输送时表现出良好的固相通流能力，同时也减少了叶轮的磨损，延长了设备寿命。这一研究为提高叶片圆盘泵的效率和可靠性提供了理论依据和数值模拟工具。