1、泵是一種通用機(jī)械，在人類生活和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。但我國(guó)河流中都或多或少混雜著泥沙顆粒等雜質(zhì)，在這種條件下運(yùn)行的離心泵，其內(nèi)部流動(dòng)屬于復(fù)雜的多相流動(dòng)，泵內(nèi)過流部件通常都存在磨損問題。含沙水中的固體沙粒在影響水力機(jī)械磨損的同時(shí)也影響著空化的發(fā)生、演化與潰滅。目前，對(duì)于含沙水條件下離心泵的磨損問題和空化問題的研究，主要以實(shí)驗(yàn)為主，雖然進(jìn)行了一些探索，但尚未掌握其機(jī)理。因此，有必要對(duì)含沙水條件下離心泵內(nèi)部磨損特性及空化性能進(jìn)行研究，為今

2、后在含沙水下運(yùn)行的離心泵的設(shè)計(jì)和使用提供了重要依據(jù)。本文以一臺(tái)比轉(zhuǎn)速為196的單級(jí)單吸離心泵作為研究對(duì)象，采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLE算法，基于離散相模型和Finnie塑性沖蝕磨損模型，研究了含沙水條件下離心泵的磨損特性；分別在清水介質(zhì)和含沙水介質(zhì)條件下，基于混合模型和 Schnerr-Sauer空化模型，研究了離心泵內(nèi)部空化性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在清水介質(zhì)和含沙水介質(zhì)條件下，泵外特性曲線的變化趨勢(shì)大體一致

3、，且在含沙水條件下的揚(yáng)程和效率均比清水介質(zhì)下的值要低。⑵在同一流量工況下，含沙水條件下葉輪的進(jìn)口壓力低于在清水介質(zhì)下的壓力值，但在含沙水條件下葉輪的出口壓力比在清水介質(zhì)下的出口壓力高。在同一介質(zhì)條件下，葉輪的出口壓力隨流量的增大而逐漸降低。⑶當(dāng)沙粒粒徑一定時(shí)，隨著沙粒體積分?jǐn)?shù)的增加，離心泵內(nèi)各過流部件的磨損率都逐漸增大，主要磨損部位集中在葉片的進(jìn)口邊、葉片的背面、葉片工作面出口以及蝸殼隔舌斷面附近區(qū)域。其中葉片進(jìn)口邊為泵內(nèi)磨損最為嚴(yán)重的

4、區(qū)域，其次依次為葉片背面、蝸殼壁面、葉片工作面和葉輪后蓋板；隨著沙粒體積分?jǐn)?shù)的增加，沙粒的運(yùn)動(dòng)軌跡逐漸趨于紊亂，尤其在靠近葉片出口和蝸殼隔舌斷面附近；隨著沙粒體積分?jǐn)?shù)的增加，離心泵的揚(yáng)程和效率不斷降低。⑷當(dāng)沙粒體積分?jǐn)?shù)一定時(shí)，隨著沙粒粒徑的增大，離心泵內(nèi)各過流部件的磨損率都逐漸增大。葉片工作面為泵內(nèi)磨損最為嚴(yán)重的區(qū)域，其次依次為葉片進(jìn)口邊、后蓋板、蝸殼壁面和葉片背面；隨著沙粒粒徑的增大，沙粒逐漸偏向葉片工作面運(yùn)動(dòng)，在蝸殼的螺旋段內(nèi)沙粒運(yùn)

5、動(dòng)軌跡的旋轉(zhuǎn)半徑逐漸增大；隨著沙粒粒徑的增大，泵的揚(yáng)程和效率都逐漸降低。⑸含沙水條件下離心泵的臨界空化余量比清水介質(zhì)下的相應(yīng)值要高。同一進(jìn)口壓力下，在含沙水條件下流道內(nèi)汽泡體積比在清水介質(zhì)下的汽泡體積大，空化也更加嚴(yán)重，說(shuō)明了固體沙粒的存在降低了離心泵的空化性能。⑹在兩種不同介質(zhì)條件下，葉輪流道內(nèi)汽泡體積分布情況大體一致。汽泡首先出現(xiàn)在葉片背面進(jìn)口位置附近，當(dāng)進(jìn)口壓力逐漸降低時(shí)，空化發(fā)展程度逐漸加劇，附著在葉片背面上的汽泡沿著流動(dòng)方向擴(kuò)