电潜泵叶轮磨损研究：离散相模型与数值模拟

"基于离散相模型的电潜泵叶轮磨损数值计算 (2015年)" 这篇2015年的研究论文详细探讨了电潜泵（ESP）叶轮磨损的数值计算方法，重点关注了离散相模型在该领域的应用。离散相模型是一种用于模拟多相流动中固体质点运动的数学工具，它在此文中被用来模拟流体中的颗粒与叶轮表面的相互作用，从而研究磨损现象。 研究中，作者结合了弹塑性压痕破裂理论，这是一种描述材料表面在受力作用下形变和破坏的理论。通过这一理论，可以更精确地预测颗粒冲击叶轮时造成的局部应力和应变，进而评估磨损程度。作者分析了不同工况下的叶轮磨损情况，包括变化的转速和颗粒粒径，以揭示其对磨损影响的规律。 根据研究结果，叶轮磨损的关键在于颗粒粒径，当颗粒尺寸达到0.06至0.08毫米时，磨损程度显著增加。磨损最严重的区域位于叶片的凹面，这可能是由于该处流场特性导致颗粒更容易聚集和撞击。此外，转速的提高和颗粒粒径的增大都会加剧冲蚀磨损，使得原本仅存在于凹面中部的几个磨损点扩展到整个表面。 为了验证数值模拟的准确性，研究人员使用三坐标测量机对实际工作中的电潜泵叶轮进行了磨损状况的测量。结果显示，数值模拟与实际测量的结果有较好的吻合度，这进一步证明了所采用的离散相模型和弹塑性压痕破裂理论在预测叶轮磨损问题上的有效性。 该研究对电潜泵的设计和维护具有重要意义，因为了解叶轮磨损的规律有助于优化设备性能，延长其使用寿命，并减少因磨损导致的故障。同时，这种方法也为其他领域中固体颗粒与运动部件交互作用的研究提供了参考。 关键词涉及的领域包括：离散相模型、弹塑性压痕破裂理论、磨损、电潜泵以及数值模拟。论文发表于《中国石油大学学报：自然科学版》，并获得了国家自然科学基金项目和国家科技支撑计划项目的资助。作者团队由陈思、王尊策、吕凤霞和何金钢等人组成，他们主要研究流体机械理论和冲蚀磨损问题。