水力機械兩相流綜述(文件)
【正文】 了一定成果目前,流體機械磨損試驗研究主要從以下幾個方面出發(fā):試驗條件(速度、沖角等)對材料磨損破壞的影響、沙粒的特性對磨損破壞的影響、含沙量對磨損破壞的影響及材料本身抗磨損破壞性能等。而在速度較低時(v=10 m/s),沖擊角度增大到一定時,結(jié)果表明材料抗磨損能力決定于其硬度。當水中含有大量泥沙后。所以流速場和壓力場的分布規(guī)律也不斷變化，不同的速度場應(yīng)該有不同的葉型。吳玉林利用兩相流動的多流體模型和KεAp兩相流湍流模型計算了渣漿泵葉輪內(nèi)的二維固液兩相湍流，并與實驗結(jié)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(nèi)固液兩相流的流態(tài)進行深入研究。劉小兵等導(dǎo)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。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(zhuǎn)輪內(nèi)部的固液兩相流進行了數(shù)值模擬研究。高忠信等在兩流體模型的基礎(chǔ)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(zhuǎn)輪內(nèi)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(shù)值計算了轉(zhuǎn)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(zhuǎn)輪內(nèi)部的三維泥沙固液兩相紊流流動,數(shù)值預(yù)估了轉(zhuǎn)輪的泥沙磨損并與磨損試驗結(jié)果進行了比較，表明采用的固液兩流體模型是可行的,數(shù)值方法也是正確的。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。國內(nèi)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(chǎn)生蜂窩狀麻面。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(lián)合作用時的破壞更強。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下，這造成聯(lián)合破壞較之任一單獨作用損壞的多。由于顆粒相互沖撞抵消了氣泡潰滅時作用于表面的部分能量，以及泥沙對過流表面的拋光作用減少了空蝕的強度，加之近壁流層中泥沙的屏蔽作用，空蝕作用力減弱，表面的破壞作用主要是磨損損壞。試驗研究 :趙萬勇通過對甘肅景電一期、二期提灌工程各級泵站多年現(xiàn)場觀測和改進設(shè)計實驗研究，分析了泵空蝕與泥沙磨損原因，結(jié)果表明:空蝕伴有泥沙，會使破壞程度成倍增加。 水利水電科學(xué)研究院在各種空化試驗設(shè)備上如水洞、轉(zhuǎn)盤儀和磁致伸縮儀上進行的試驗，以及采用黃河沙和塑料沙進行的空化和磨蝕試驗發(fā)現(xiàn):在含沙量小時，含沙量的增加對空化和磨蝕起促進作用。無空蝕磨損時，正好相反。兩相流或多相流體力學(xué)是近40年來非?；钴S的一個研究領(lǐng)域。對水力機械的混水設(shè)計和抗磨材料的研制都有重要意義。描述兩相流的模型，走過了一個從簡單到復(fù)雜的過程。2）對含沙水流中空蝕作用下的水輪機過流表面快速損壞機理及內(nèi)部空化流動具體形態(tài)的認識還不足，很大程度上制約了流體機械過流表面空化空蝕問題的解決。參考文獻【1】 許洪元，[J].水利學(xué)報，1997，(9):1217【2】 高瑛，李淑紅，[J].水泵技術(shù)，2005(2)【3】 [J].,4452【4】 [J].,5154.【5】 高忠信、.水輪機轉(zhuǎn)輪固液兩相三維紊流計算及磨損預(yù)估[J].、張世雄、3743【6】 楊敏官、劉棟、高波、楊波、安華民。4）水力機械的設(shè)計理論大都以單相流一元設(shè)計理論為基礎(chǔ)，最好的理論也是理想化的單相二元理論，而含有大量固體顆粒的兩相流在物理性質(zhì)和流動特性方面發(fā)生了變化。結(jié)合CFD，F(xiàn)LUID軟件進行數(shù)值模擬。作為兩相流的整體運動又與兩相的體積濃度、顆粒的形狀和大小、兩相的密度、粘性和相間的滑移速度等諸多因素相聯(lián)系。進入九十年代，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和各種湍流模型的建立，固液兩相流在理論上和應(yīng)用上都有了很大發(fā)展。無空蝕磨損時，上述部位損傷較重。鐵占續(xù)等人對含沙水空蝕下離心泵損傷情況進行了研究，發(fā)現(xiàn)含沙水空蝕與無空蝕下的磨損，它們的損傷部位不同。一個實驗葉輪在修改了葉片形狀后增加壽命1倍。認為含沙量少將促進空蝕，含沙量大將制約空蝕。沙粒穿透邊界層的沖擊動能幾乎完全減少，對沖刷表面無磨損作用。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(tài)下，空泡在固壁附近的潰滅壓強減小20%60%。由于這些不平度，促進了泥
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