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Computational Analysis of Centrifugal Pump Delivering Solid-liquid Two-phase Flow during Startup Period 被引量:13
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作者 ZHANG Yuliang LI Yi +1 位作者 ZHU Zuchao CUI Baoling 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第1期178-185,共8页
The transient behavior of centrifugal pumps during transient operating periods, such as startup and stopping, has drawn more and more attention recently because of urgent needs in engineering. Up to now, almost all th... The transient behavior of centrifugal pumps during transient operating periods, such as startup and stopping, has drawn more and more attention recently because of urgent needs in engineering. Up to now, almost all the existing studies on this behavior are limited to using water as working fluid. The study on the transient behavior related to solid-liquid two-phase flow has not been seen yet. In order to explore the transient characteristics of a high specific-speed centrifugal pump during startup period delivering the pure water and solid-liquid two-phase flow, the transient flows inside the pump are numerically simulated using the dynamic mesh method. The variable rotational speed and flow rate with time obtained from experiment are best fitted as the function of time, and are written into computational fluid dynamics (CFD) code-FLUENT by using a user defined function. The predicted heads are compared with experimental results when pumping pure water. The results show that the difference in the transient performance during startup period is very obvious between water and solid-liquid two-phase flow during the later stage of startup process. Moreover, the time for the solid-liquid two-phase flow to achieve a stable condition is longer than that for water. The solid-liquid two-phase flow results in a higher impeller shaft power, a larger dynamic reaction force, a more violent fluctuation in pressure and a reduced stable pressure rise comparing with water. The research may be useful to tmderstanding on the transient behavior of a centrifugal pump under a solid-liquid two-phase flow during startup period. 展开更多
关键词 centrifugal pump solid-liquid two-phase flow STARTUP transient performance
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Numerical simulation of predicting and reducing solid particle erosion of solid-liquid two-phase flow in a choke 被引量:3
2
作者 Li Guomei Wang Yueshe +3 位作者 He Renyang Cao Xuewen Lin Changzhi Meng Tao 《Petroleum Science》 SCIE CAS CSCD 2009年第1期91-97,共7页
Chokes are one of the most important components of downhole flow-control equipment. The particle erosion mathematical model, which considers particle-particle interaction, was established and used to simulate solid pa... Chokes are one of the most important components of downhole flow-control equipment. The particle erosion mathematical model, which considers particle-particle interaction, was established and used to simulate solid particle movement as well as particle erosion characteristics of the solid-liquid two-phase flow in a choke. The corresponding erosion reduction approach by setting ribs on the inner wall of the choke was advanced. This mathematical model includes three parts: the flow field simulation of the continuous carrier fluid by an Eulerian approach, the particle interaction simulation using the discrete particle hard sphere model by a Lagrangian approach and calculation of erosion rate using semiempirical correlations. The results show that particles accumulated in a narrow region from inlet to outlet of the choke and the dominating factor affecting particle motion is the fluid drag force. As a result, the optimization of rib geometrical parameters indicates that good anti-erosion performance can be achieved by four ribs, each of them with a height (H) of 3 mm and a width (B) of 5 mm equaling the interval between ribs (L). 展开更多
关键词 solid-liquid two-phase flow discrete particle hard sphere model CHOKE erosion rate antierosion numerical simulation
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Pressure Drop of Liquid–Solid Two-Phase Flow in the Vertical Tube Bundle of a Cold-Model Circulating Fluidized Bed Evaporator 被引量:2
3
作者 Feng Jiang Siyao Lv +2 位作者 Guopeng Qi Xiaoling Chen Xiulun Li 《Transactions of Tianjin University》 EI CAS 2019年第6期618-630,共13页
A cold-model vertical multi-tube circulating fluidized bed evaporator was designed and built to conduct a visualization study on the pressure drop of a liquid–solid two-phase flow and the corresponding particle distr... A cold-model vertical multi-tube circulating fluidized bed evaporator was designed and built to conduct a visualization study on the pressure drop of a liquid–solid two-phase flow and the corresponding particle distribution.Water and polyformaldehyde particle(POM)were used as the liquid and solid phases,respectively.The effects of operating parameters such as the amount of added particles,circulating flow rate,and particle size were systematically investigated.The results showed that the addition of the particles increased the pressure drop in the vertical tube bundle.The maximum pressure drop ratios were 18.65%,21.15%,18.00%,and 21.15%within the experimental range of the amount of added particles for POM1,POM2,POM3,and POM4,respectively.The pressure drop ratio basically decreased with the increase in the circulating flow rate but fluctuated with the increase in the amount of added particles and particle size.The difference in pressure drop ratio decreased with the increase in the circulating flow rate.As the amount of added particles increased,the difference in pressure drop ratio fluctuated at low circulating flow rate but basically decreased at high circulating flow rate.The pressure drop in the vertical tube bundle accounted for about 70%of the overall pressure drop in the up-flow heating chamber and was the main component of the overall pressure within the experimental range.Three-dimensional phase diagrams were established to display the variation ranges of the pressure drop and pressure drop ratio in the vertical tube bundle corresponding to the operating parameters.The research results can provide some reference for the application of the fluidized bed heat transfer technology in the industry. 展开更多
关键词 Pressure drop liquid-solid two-phase flow CIRCULATING fluidized bed EVAPORATOR VERTICAL tube BUNDLE Heat transfer enhancement FOULING prevention DESCALING
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Mechanism from particle compaction to fluidization of liquid–solid two-phase flow
4
作者 Yue Zhang Jinchun Song +2 位作者 Lianxi Ma Liancun Zheng Minghe Liu 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第1期373-377,共5页
A new model of particle yield stress including cohesive strength is proposed,which considers the friction and cohesive strength between particles.A calculation method for the fluidization process of liquid–solid two-... A new model of particle yield stress including cohesive strength is proposed,which considers the friction and cohesive strength between particles.A calculation method for the fluidization process of liquid–solid two-phase flow in compact packing state is given,and the simulation and experimental studies of fluidization process are carried out by taking the sand–water two-phase flow in the jet dredging system as an example,and the calculation method is verified. 展开更多
关键词 liquidsolid flow two-phase flow cohesive strength yield stress
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Theoretical analysis of effect of solid phase on cavitation performance of deep-sea mining pump 被引量:2
5
作者 XU Hai-Liang XU Cong WU Bo 《Journal of Chongqing University》 CAS 2018年第2期49-54,共6页
In view of the present situation of low cavitation performance of deep-sea mining slurry pump, the effect of solid phase on the cavitation performance of deep-sea mining pump is analyzed theoretically. The relationshi... In view of the present situation of low cavitation performance of deep-sea mining slurry pump, the effect of solid phase on the cavitation performance of deep-sea mining pump is analyzed theoretically. The relationship between gas and liquid phases are established by cavitation nucleon theory and mass energy equation as well as solid phase and liquid phase, and then we explored the relationship between gas phase and solid phase. The results show that the critical bubble radius and solid-phase concentration flow rate during the cavitation can be related to the liquid pressure. Eq.(19) show that the larger the solid particle concentration and the solid phase flow, the earlier the cavitation will occur, and pump anti-cavitation performance will decline. 展开更多
关键词 DEEP-SEA mining PUMP solid-liquid two-phase flow CAVITATION theoretical analysis
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ON EQUATION OF DISCRETE SOLID PARTICLES' MOTION IN ARBITRARY FLOW FIELD AND ITS PROPERTIES 被引量:2
6
作者 黄社华 李炜 程良骏 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2000年第3期297-310,共14页
The forces on rigid particles moving in relation to fluid having been studied and the equation of modifications of their expressions under different flow conditions discussed, a general form of equation for discrete p... The forces on rigid particles moving in relation to fluid having been studied and the equation of modifications of their expressions under different flow conditions discussed, a general form of equation for discrete particles' motion in arbitrary flow field is obtained. The mathematical features of the linear form of the equation are clarified and analytical solution of the linearized equation is gotten by means of Laplace transform. According to above theoretical results, the effects of particles' properties on its motion in several typical flow field are studied, with some meaningful conclusions being reached. 展开更多
关键词 solid liquid two phase flow discrete particles' motion equation discrete solid particles Laplace transform
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通道压裂支撑剂缝内分布规律研究
7
作者 刘承婷 胡传峰 +3 位作者 王智刚 董佩鑫 彭占刚 管恩东 《河南科学》 2024年第1期8-15,共8页
通道压裂是低渗透致密油气藏高效、低成本开发的关键技术,通过采用非连续簇团铺砂的方式,使裂缝中形成具有高导流能力的通道,但目前关于通道压裂的理论研究仍然处于起步阶段.因此,基于计算流体力学建立欧拉-欧拉固液两相流模型,对通道... 通道压裂是低渗透致密油气藏高效、低成本开发的关键技术,通过采用非连续簇团铺砂的方式,使裂缝中形成具有高导流能力的通道,但目前关于通道压裂的理论研究仍然处于起步阶段.因此,基于计算流体力学建立欧拉-欧拉固液两相流模型,对通道压裂过程中支撑剂的分布状态进行模拟,通过与实验结果进行对比,证明了所建立模型的有效性,并系统研究了不同中顶压裂液(纯压裂液脉冲段)黏度、支撑剂密度、泵注排量对通道压裂通道率的影响.结果表明,中顶压裂液的黏度从1 mPa·s增加到20 mPa·s,通道内平均通道率增加5%;支撑剂密度从1400 kg/m^(3)增加到2000 kg/m^(3)时,缝内通道率减小了7%;排量由3 m^(3)/min增加到7 m^(3)/min时,通道率由28%增加到33.5%后减小到31%.现场应用过程中应使用较高黏度中顶压裂液、较低密度支撑剂和合理的泵注排量以保证裂缝中形成有效支撑通道. 展开更多
关键词 通道压裂 支撑剂 固液两相流 携砂规律 参数优化
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立式紊流搅拌机多相流场及混合性能
8
作者 陈作炳 付云 +1 位作者 艾佳 卢怀旭 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第7期678-684,共7页
为研究液体与固体颗粒在大容积立式搅拌机中的混合特性,建立了转轴与转筒耦合运动形式的双轴立式搅拌机和单轴立式搅拌机模型,利用计算流体动力学仿真软件Fluent中的双欧拉模型和RNG k-ε湍流模型,以污泥和铁尾矿颗粒作为混合介质,分别... 为研究液体与固体颗粒在大容积立式搅拌机中的混合特性,建立了转轴与转筒耦合运动形式的双轴立式搅拌机和单轴立式搅拌机模型,利用计算流体动力学仿真软件Fluent中的双欧拉模型和RNG k-ε湍流模型,以污泥和铁尾矿颗粒作为混合介质,分别模拟2种搅拌机内部物料的混合过程,对流体流动特性以及固相颗粒体积分布规律进行分析,并对比分析了双轴搅拌和单轴搅拌对液固两相混合性能的影响.结果表明:相同工况下,2种搅拌机内的流场特性差异较大,双轴搅拌机内流体的紊流效果明显强于单轴搅拌机;固相颗粒在单轴搅拌机内从上到下呈阶梯状分布,而在双轴搅拌机内各处均匀分布;结合示踪剂扩散时间可得出,双轴搅拌机单位体积混合能耗远小于单轴搅拌机,所以双轴搅拌机的搅拌混合效果以及混合效率优于单轴搅拌机.研究结果可为大容积搅拌混合设备的设计与优化提供重要的参考. 展开更多
关键词 搅拌机 液固两相流 双轴旋转 搅拌混合 数值分析 混合效率
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旋转水力提升多金属结核运动特性数值模拟
9
作者 陈云 杜燕连 +2 位作者 李萌 梁栋 沈义俊 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第2期13-17,共5页
采用CFD-DEM耦合方法对多金属结核提升进行模拟,研究了垂直管道中不同旋转流场旋流比对水力提升多金属结核输运特性的影响。结果表明,随着旋转流场旋流比增大,旋转强度显著增强,流体流速最大值增大,颗粒群轴向平均速度增大。旋转流场的... 采用CFD-DEM耦合方法对多金属结核提升进行模拟,研究了垂直管道中不同旋转流场旋流比对水力提升多金属结核输运特性的影响。结果表明,随着旋转流场旋流比增大,旋转强度显著增强,流体流速最大值增大,颗粒群轴向平均速度增大。旋转流场的旋转强度明显影响管道内颗粒的速度分布:速度大的颗粒逐步分布在管壁周围,速度较小的颗粒分布在管道中心处。旋转流场可降低颗粒群局部浓度,有利于降低因颗粒滞留效应引起局部浓度升高造成的输送管堵塞风险。 展开更多
关键词 深海采矿 多金属结核 液固双相流 水力提升 管道输送 旋流比 CFD-DEM耦合
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井下动水截流施工骨料堆积生长机制研究
10
作者 苏培莉 杨述 刘锋 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期209-221,共13页
灌注骨料形成阻水屏障实现截流降速是井下治水工程的关键所在。为定量描述骨料堆积生长的时空演化机理,提出了将骨料沉降堆积过程切分为具有一定厚度的片状颗粒层堆叠过程的分析计算方法,以及动水环境中骨料灌注后从沉降到堆积全过程关... 灌注骨料形成阻水屏障实现截流降速是井下治水工程的关键所在。为定量描述骨料堆积生长的时空演化机理,提出了将骨料沉降堆积过程切分为具有一定厚度的片状颗粒层堆叠过程的分析计算方法,以及动水环境中骨料灌注后从沉降到堆积全过程关键参量(颗粒水平移距xd,动水休止角ψ,未接顶区流速U,骨料留存临界流速U_(cr))的理论计算公式,在此基础上构建了骨料堆积体生长预测模型。通过CFD-DEM双向耦合算法研究了骨料灌注期间流场分布演化特征和骨料堆积形态差异,并验证了预测模型合理性。研究表明:空间上,依据初始流速U_(s)是否超过骨料起动流速U_(c)或骨料留存临界流速U_(cr),可将截流初期骨料沉积主域的所在位置划分为3个区域,若沉积主域位于③区,则将其视为无效灌注;时间上,骨料堆积体生长过程可归结为3个阶段:高度快速增长阶段、高度长度同步生长阶段、仅水平向伸长阶段;初始流速决定了第1阶段的有无,而灌注条件(骨料粒径、灌注速度)主导着第1阶段所持续的时间;基于泥沙运动力学中推移质输沙率、起动流速等概念,得出了堵孔现象发生及骨料能否留存的临界判据;数值模拟试验结果表明,预测模型能够较好地刻画骨料灌注后的堆积生长规律,骨料堆积稳定后,理论计算值与模拟试验值相对误差小于10%。 展开更多
关键词 煤矿突水 骨料灌注 临界流速 沉积主域 固–液两相流
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转轮及导叶流域固液两相流研究
11
作者 李琪飞 李占勇 +2 位作者 谢耕达 刘思琦 韩天丁 《液压气动与密封》 2024年第4期37-47,共11页
为了研究灯泡贯流式机组内流状态和磨损规律基于欧拉-欧拉法中的Particle非均匀相模型,对不同固相直径、浓度、导叶开度下水轮机固液两相流工况进行计算。结果表明,固相高浓度区集中在转轮域和尾水管进口处,且随着固相直径和浓度的增加... 为了研究灯泡贯流式机组内流状态和磨损规律基于欧拉-欧拉法中的Particle非均匀相模型,对不同固相直径、浓度、导叶开度下水轮机固液两相流工况进行计算。结果表明,固相高浓度区集中在转轮域和尾水管进口处,且随着固相直径和浓度的增加而增加。随着固相直径和浓度的增加,导叶域表面压力、固相速度、固相浓度分布均增加,导叶背面更易发生磨损。在转轮域,固相高浓度区分布在叶片正面轮毂处和进水边,叶片背面整体固相浓度分布较高,且表面固相速度、浓度分布与固相直径和入口浓度呈正相关。 展开更多
关键词 灯泡贯流式水轮机 固液两相流 浓度 欧拉法
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强迫振动下垂直管道固液两相流数值模拟研究 被引量:1
12
作者 万初一 范祖相 +3 位作者 周岱 韩兆龙 朱宏博 包艳 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期586-596,共11页
粗颗粒固液两相流的管道输运适用于深海采矿工程.扬矿管道在流致振动作用下的内部固液两相流的输运机理尚未被完全探究.因此,采用计算流体动力学(CFD)与离散元(DEM)耦合的方法,分析不同粒径、不同振动频率与振幅和不同浓度工况下在强迫... 粗颗粒固液两相流的管道输运适用于深海采矿工程.扬矿管道在流致振动作用下的内部固液两相流的输运机理尚未被完全探究.因此,采用计算流体动力学(CFD)与离散元(DEM)耦合的方法,分析不同粒径、不同振动频率与振幅和不同浓度工况下在强迫振动管道中的粗颗粒动力学特性以及管内流场变化特性.其中,将管道的振动简化为一维径向振动,将实际工况中的柔性管道假定为刚体管道.研究表明,在管道振动过程中,大颗粒相比小颗粒的惯性更大,而流体也需要更大的速度产生更大的曳力推动大颗粒,导致更大的轴向流场速度以及更大的轴向颗粒速度.随着粒径增大,大颗粒对流场的扰动更大,导致流体与壁面间的作用力更大;并且大颗粒与壁面间的碰撞和摩擦作用力更大,因此壁面剪应力增大.同时,大颗粒与流体间摩擦损耗的能量也更大.因此管道需要更大的能量将其输运,导致振动管道内的压降增加.增大管道振动频率与振幅会导致颗粒在截面上的分布更加分散,同时对流场扰动更大,然而对轴向流场速度的影响相对较小.增大进料浓度使颗粒间、颗粒与流场间的作用更加频繁,导致颗粒分布发生变化,并导致更大的轴向流场速度和湍动能. 展开更多
关键词 深海采矿 CFD-DEM 固液两相流 管道输运 强迫振动
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STUDIES OF SOLID-LIQUID TWO-PHASE TURBULENT FLOWS AND WEAR IN HYDRAULIC TURBOMACHINERY 被引量:3
13
作者 Liu, Xiaobing 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 1996年第2期72-76,共5页
The Lagrangian equation of motion for solid particles in an arbitrary flow field is derived. The linear differential equation form and the general solution of this equation are obtained. Motion of solid particles in d... The Lagrangian equation of motion for solid particles in an arbitrary flow field is derived. The linear differential equation form and the general solution of this equation are obtained. Motion of solid particles in dilute solid-liquid turbulent flows is numerically solved and analysed. The K-εtwo-equation turbulence model, the volume fraction turbulence model, the mixed Eulerian-Lagrangian turbulence model, and the dense mixture turbulence model as well as the erosive wear model are developed. Using these models, the turbulent flows and the erosive wear in some hydraulic turbomachinery ducts are numerically predicted. The numerical results show good agreement with the experiments. 展开更多
关键词 hydraulic turbomachinery solid-liquid two-phase flows turbulence model erosive wear numerical prediction
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丁二酸结晶釜搅拌结构数值模拟与分析 被引量:1
14
作者 孙金泽 张海涛 +1 位作者 马宏方 李涛 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期233-239,245,共8页
基于计算流体动力学(CFD)对丁二酸连续结晶釜内固液两相流场进行模拟,探究不同叶轮结构、叶轮安装高度、釜底形状对结晶釜内固液分散情况的影响。模拟计算结果表明,减小桨叶倾角、增加叶片数量,有助于提升搅拌效果;搅拌功率、叶轮循环... 基于计算流体动力学(CFD)对丁二酸连续结晶釜内固液两相流场进行模拟,探究不同叶轮结构、叶轮安装高度、釜底形状对结晶釜内固液分散情况的影响。模拟计算结果表明,减小桨叶倾角、增加叶片数量,有助于提升搅拌效果;搅拌功率、叶轮循环效率随桨叶倾角减小而增大。叶轮安装高度过高或过低均会造成颗粒堆积,影响固相悬浮状态;叶轮安装高度为1/3H是较优的选择,其云高、均匀度优于其余安装高度,且搅拌功率相对不高。复曲面釜底能显著改善釜底颗粒堆积情况,相较锥形釜底、W型釜底效果更优且能耗更低。 展开更多
关键词 丁二酸结晶釜 固液两相流 桨叶结构 安装高度 釜底形状
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压裂双弯头液固两相流冲蚀影响数值分析 被引量:1
15
作者 代四维 樊建春 +2 位作者 张党生 杨思齐 李杰 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期9-14,共6页
在水力压裂过程中,地面高压管汇受管内携砂压裂液的复杂流动影响,长期承受着严峻的冲蚀破坏。在各类高压管汇构件中,弯管的冲蚀损伤最为严重。为改善压裂双弯头冲蚀磨损状况,采用DPM模型、RNG k-ε湍流模型,综合分析了斯托克斯数(St)、... 在水力压裂过程中,地面高压管汇受管内携砂压裂液的复杂流动影响,长期承受着严峻的冲蚀破坏。在各类高压管汇构件中,弯管的冲蚀损伤最为严重。为改善压裂双弯头冲蚀磨损状况,采用DPM模型、RNG k-ε湍流模型,综合分析了斯托克斯数(St)、重力方向、粒径及流速对串联双弯头冲蚀磨损的影响。结果表明:冲蚀磨损区域主要由St和重力方向共同决定;St<1时,最大冲蚀率随颗粒尺寸增大呈线性增加,St>1时呈指数增长;St相同时,速度对冲蚀磨损程度的影响远比颗粒尺寸强烈;向下流重力方向下,损伤区域随St增加完全转移至第二弯头的临界粒径显著小于向上流临界粒径;重力方向对同向冲击颗粒的冲蚀损伤虽有增强效应,其对冲蚀磨损程度影响远不及颗粒尺寸因素作用大。 展开更多
关键词 高压管汇 双弯头 液固两相流 冲蚀磨损 斯托克斯数
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泥沙粒径对轴流式水轮机磨损特性的影响 被引量:1
16
作者 王彤 李晓飞 +3 位作者 郭鹏程 张健 范文睿 陈红吉 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第8期802-809,共8页
为了明确轴流式水轮机泥沙磨损特性,以某电站水轮机为研究对象,基于欧拉-拉格朗日多相流模型开展了固液两相流动数值研究,重点关注泥沙粒径对机组过流部件表面侵蚀率和侵蚀分布的影响.研究发现,叶片正、背面轮缘附近为泥沙磨损高风险区... 为了明确轴流式水轮机泥沙磨损特性,以某电站水轮机为研究对象,基于欧拉-拉格朗日多相流模型开展了固液两相流动数值研究,重点关注泥沙粒径对机组过流部件表面侵蚀率和侵蚀分布的影响.研究发现,叶片正、背面轮缘附近为泥沙磨损高风险区.随着泥沙粒径增大,叶片正面侵蚀程度加剧,背面侵蚀程度减小,磨损区域逐渐集中在轮缘附近;颗粒受泄漏涡影响在转轮室壁面形成沿旋转方向的条状侵蚀痕迹;尾水管锥管段侵蚀率逐渐降低,不同出口流道磨损程度的差异性增大,泥沙颗粒在锥管段形成沿泄漏涡延伸方向的带状螺旋侵蚀痕迹.在运行过程中,磨损程度最大的部件是尾水管,其次为转轮和转轮室,应避免机组长时间在过小或者过大泥沙粒径条件下运行,检修时应重点关注转轮叶片和转轮室的泥沙磨损情况.研究归纳出轴流式机组运行过程中的泥沙磨损高风险区,可为水轮机各过流部件泥沙磨损的定量分析提供一定参考,有助于合理安排机组检修周期,同时为轴流式水轮机进一步优化设计提供理论基础. 展开更多
关键词 轴流式水轮机 泄漏涡 固液两相流 泥沙磨损
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欧拉-欧拉双流体模型中颗粒黏性对液固散式流态化的影响
17
作者 祝赫 张仪 +1 位作者 齐娜娜 张锴 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期3103-3112,共10页
采用无黏性双流体模型、基于颗粒动理学的双流体模型以及Brandani和Zhang简化双流体模型探究了颗粒黏性对液固散式流化特性的影响规律。经与文献中实验数据和Gibilaro公式计算值对比后发现:3种双流体模型均能较好地预测整体固含率,与实... 采用无黏性双流体模型、基于颗粒动理学的双流体模型以及Brandani和Zhang简化双流体模型探究了颗粒黏性对液固散式流化特性的影响规律。经与文献中实验数据和Gibilaro公式计算值对比后发现:3种双流体模型均能较好地预测整体固含率,与实验值相对偏差在3%以内,其中无黏性双流体模型和简化双流体模型对固含率预测更符合散式流态化特点;3种双流体模型对时均颗粒轴向速度预测均呈现整体环核结构的固有属性,其中简化双流体模型在较低和较高两组液速工况下预测的相对偏差平均值分别为0.277和1.028;当入口液速突然变化后,收缩过程中简化双流体模型对响应时间预测准确度略高,而膨胀过程中因低浓度区界面不稳定以及膨胀过程中床内颗粒形成的由浓到稀过渡段延长了稳定时间,3种模型预测均与理想过程存在一定偏差,其中液速较低时三者差异不明显,但液速较高时简化双流体模型准确性略高。基于颗粒动理学的双流体模型对动态过程模拟的计算耗时最长。 展开更多
关键词 流态化 计算流体力学 流体动力学 双流体模型 液固两相流 颗粒黏性
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高压隔膜泵单向阀阀隙流场的冲蚀磨损特性分析
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作者 陈虹潮 马军 +1 位作者 熊新 李祥 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期123-131,共9页
目的探究高压隔膜泵单向阀阀隙流场冲蚀磨损产生的原因及主要影响因素。方法基于固液两相流基本理论和冲蚀模型,考虑颗粒保护效应及磨蚀效应,采用计算流体力学(CFD)方法模拟单向阀阀隙流场的冲蚀磨损行为,探究矿粉颗粒体积分数、颗粒粒... 目的探究高压隔膜泵单向阀阀隙流场冲蚀磨损产生的原因及主要影响因素。方法基于固液两相流基本理论和冲蚀模型,考虑颗粒保护效应及磨蚀效应,采用计算流体力学(CFD)方法模拟单向阀阀隙流场的冲蚀磨损行为,探究矿粉颗粒体积分数、颗粒粒径、单向阀半锥角、胶垫突出高度等参数对单向阀冲蚀磨损特性的影响。结果矿粉颗粒紧贴阀芯壁面的剪切运动是造成阀芯发生冲蚀磨损失效的主要原因。当矿粉的体积分数由0.1增大到0.5时,由冲蚀造成的最大冲蚀磨损速率随之减小,由磨蚀造成的平均冲蚀磨损速率随之增大。当矿粉粒径为0.025~0.048 mm时,随着矿粉粒径的增大,平均冲蚀磨损速率随之增大。当矿粉粒径超过0.048 mm时,平均冲蚀磨损速率逐渐减小。当单向阀半锥角由30°增大到45°时,阀隙流场的最大流速由12.23 m/s减小至9.19 m/s,矿粉颗粒对阀芯壁面的最大冲蚀磨损速率减小了41.16%。阀隙流场的最大流速和冲蚀磨损速率随着胶垫突出高度h的增大而增大,同时位置也发生了相应变化。结论矿粉颗粒体积分数的增加会加重粒子对阀芯壁面的损伤程度,随着粒径的增加,泵阀的最大冲蚀磨损速率先增大后减小,增大半锥角可以缓解颗粒对壁面的冲蚀磨损,增大胶垫突出高度会导致冲蚀磨损区域逐渐向胶垫突出位置集中。 展开更多
关键词 单向阀 冲蚀磨损 阀隙流场 固液两相流 数值模拟
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考虑载荷模拟作用的高压弯头冲蚀数值仿真
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作者 杨思齐 樊建春 +5 位作者 李德宁 刘明涛 韩礼红 王建军 杨尚谕 李娇 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期112-119,共8页
在水力压裂过程中,地面高压管汇在管内复杂固液两相流冲击和管体恶劣载荷的耦合作用下,弯头、三通及接头等薄弱部件长期遭受严重的冲蚀磨损,极易导致管件发生断裂破坏,对现场人员及设备构成严重威胁。开展载荷作用下的高压管汇典型材料... 在水力压裂过程中,地面高压管汇在管内复杂固液两相流冲击和管体恶劣载荷的耦合作用下,弯头、三通及接头等薄弱部件长期遭受严重的冲蚀磨损,极易导致管件发生断裂破坏,对现场人员及设备构成严重威胁。开展载荷作用下的高压管汇典型材料冲蚀磨损试验,根据试验结果,基于E/CRC冲蚀模型构建一种考虑应力状态影响的新型冲蚀数学模型,所构建的新模型与冲蚀试验数据之间的准确度可达95%以上。采用计算流体力学离散相模型(CFD-DPM),开展高压管汇件冲蚀性能的三维数值模拟,考察高压弯头在不同压裂工况下的冲蚀磨损程度及空间分布情况。结果表明:在固液两相流冲击下,主要冲蚀区位于靠近弯头出口处的弯头外侧,且管件的最大冲蚀率也位于该处;在弯头内侧二次流涡流的影响下,部分颗粒在流经弯头后会在下游直管内侧积聚,从而在这个区域造成次要冲蚀区;随着流动颗粒斯托克斯系数增加,主要冲蚀区面积增大,次要冲蚀区面积减小;此外,在嵌入新型冲蚀数学模型后,可观察到随着操作压力增大,高压管汇弯头部位的冲蚀磨损率明显增加。 展开更多
关键词 冲蚀磨损 载荷作用 高压管汇 固液两相流 数值模拟
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明渠湍流结构对粒子运动跟随性影响综述
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作者 张先炳 丁小峰 +1 位作者 杨威 杨胜发 《人民长江》 北大核心 2024年第2期179-186,共8页
近年来大量学者通过室内试验、现场观测以及数值模拟等方法对明渠湍流中粒子的运动规律进行了深入细致的研究,逐步揭示了明渠湍流中粒子运动复杂性的本质和规律,并将成果应用于河流泥沙输移、河流地貌演变以及生态环境保护等多个领域。... 近年来大量学者通过室内试验、现场观测以及数值模拟等方法对明渠湍流中粒子的运动规律进行了深入细致的研究,逐步揭示了明渠湍流中粒子运动复杂性的本质和规律,并将成果应用于河流泥沙输移、河流地貌演变以及生态环境保护等多个领域。鉴于明渠湍流具有明显的分区效应,其湍流流速分布、分区结构组成以及相干结构分布特性等对水中粒子的运动过程均会产生显著影响,对水中粒子在明渠湍流结构中的整体运动规律、湍流结构内区以及外区的运动过程进行了总结;重点阐述了近壁区粒子运动规律的反常现象和原因,以及湍流结构中粒径、密度和Stokes数这3个影响粒子运动过程的主要因素。研究成果可为泥沙运动以及生态保护等研究及应用提供参考。 展开更多
关键词 明渠湍流 固液两相流 粒子跟随性 湍流分区结构
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