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水力機械兩相流綜述(已改無錯字)

2022-07-23 11:57:42 本頁面

　　

【正文】輪內的二維固液兩相湍流，并與實驗結果進行了對比；同時為了提高離心泵的抗磨蝕能力，吳玉林等人對泵內固液兩相流的流態進行深入研究。在多相紊流運動雙流體模型的基礎之上，建立了兩相紊流運動的大渦模擬，利用大渦模擬，對離心泵葉輪內部的固液兩相流動進行了數值計算。劉正英則用有限差分法對葉輪流道中的固液兩相流動規律進行了數值模擬。1994年彭維明用歐拉法和拉格朗日法相結合的雷諾輸運定理推導出了固液兩相流的基本方程，計算了水輪機轉輪中軸對稱的固液兩相流，得出了兩相速度場的流動規律：顆粒相的軸面速度在水輪機轉輪葉片內大于液相的軸面速度，在一定范圍內，隨著顆粒相的直徑增大，周面速度增大。劉小兵等導出了固粒在任意流場中運動的Largrangian方程，對此方程進行線性化，并求出了解析通解。使用顆粒運動方程數值求解和分析了稀疏顆粒湍流場中固粒的運動，建立了湍流固液兩相流的kε雙方程模型、體積分數模型、EuleriaLargrangian混合模型以及顆粒磨損模型，利用這些模型對一些葉輪機械過流通道內的流動及固壁磨損進行了數值模擬，預測結果與實驗結果較為一致。趙敬亭等以基本兩相流理論為基礎，對葉輪的單顆粒鋼球進行數值模擬，等到了鋼球的運動軌跡，從而進一步預見了前人的實驗結果。劉正英用帖體坐標和kεAp模型對葉輪流道中的固液兩相流動規律進行了數值模擬。王宏、王增璇、馬振宗等利用懸浮體固液兩相流顆粒群模型的理論研究成果,對在含沙水流中工作的水力機械轉輪內部的固液兩相流進行了數值模擬研究。對兩相流流場的模擬結果進行的分析表明提出的數值模擬方法和擬人工壓縮技術是成功的。唐學林等人在兩流體模型的基礎上，利用kεAp兩相湍流模型計算水輪機轉輪中泥沙固液兩相湍流，得出了泥沙顆粒對轉輪葉片面的磨蝕規律。吳玉林、曹樹良等推導了兩流體模型的基本方程，并利用kεAp固液兩相湍流模型，采用帖體坐標系中的有限差分法和SIMPLEC法計算水輪機轉輪中三維泥沙固液兩項湍流，得出了液相和泥沙固相的主要流動特征。高忠信等在兩流體模型的基礎上,使用貼體坐標的有限體積法,利用有科氏力修正的kεAp兩相流紊流模型建立了水輪機轉輪內部的三維泥沙固液兩相紊流計算模型，模型中求解了考慮壓力對固粒相影響的時均Reynolds動量方程,并利用泥沙相的速度和濃度分布,數值計算了轉輪的泥沙磨損，為了驗證模型的可行性,用該模型計算了劉家峽HL00125模型水輪機轉輪內部的三維泥沙固液兩相紊流流動,數值預估了轉輪的泥沙磨損并與磨損試驗結果進行了比較，表明采用的固液兩流體模型是可行的,數值方法也是正確的。楊敏官等在FLUENT中運用混合物模型對葉輪內部不可壓液固兩相流動進行了數值模擬，獲得了葉輪內的相對速度分布、壓力分布以及固相濃度分布。研究結果表明，由于固體顆粒的存在將對液相相對速度場產生影響，造成泵輸送液固兩相流時的揚程比輸送單相流時有所下降。李琪飛基于NS方程，把蝸殼固定導葉、活動導葉作為耦合整體聯系起來考慮，分別對清水介質及水砂兩相流介質情況下進行了計算并對照分析了其差異。近年來，人們對于含沙水流中的空化問題已做了一些研究，研究主要集中在理論分析和試驗研究方面。理論研究:含沙水流中的空蝕問題，其機理及涉及因素相當復雜。對空化與磨損的聯合破壞作用關系觀點不一，主要有以下幾種觀點。1）認為聯合作用加速了對葉輪的破壞。國內外普遍認為水力機械中的魚鱗狀表面是泥沙磨蝕的典型特征，尤其沙粒沖刷使葉面形成順水流方向的魚鱗狀溝槽，空蝕使葉輪產生蜂窩狀麻面。氣泡微射流挾帶尖銳泥沙沖擊表面，使表面更易產生針孔、麻面和坑洞。由于這些不平度，促進了泥沙磨損。材料在空蝕與泥沙磨損共同作用下造成的磨蝕破壞，通常要比單純的磨損或空蝕嚴重的多，其表觀形態特征往往兼具磨損與空蝕的特點。2）空蝕對泥沙磨損起保護作用，在一定條件下單純的泥沙磨損破壞比兩者聯合作用時的破壞更強。前蘇聯的卡列林川據則提出在聯合作用時，由于空泡的阻尼作用，事實上減弱了泥沙的磨蝕作用，對葉輪起一定的保護作用。清華的黃繼湯等通過靜止液體中的空泡潰滅實驗證明，含沙狀態下，空泡在固壁附近的潰滅壓強減小20%60%。即說明，含沙狀態下有可能減弱空蝕作用3）成都水輪機研究所的杜同根據自己幾十年的實踐經驗認為，在發生空蝕時，破壞面會產生一層海綿狀保護膜，減緩了進一步的空蝕作用。但由于泥沙的沖刷，使此膜難于形成，故造成材料不斷暴露在空蝕的直接作用

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