矿浆输送泵内大颗粒运动轨迹及分布规律

来源期刊：矿业研究与开发2020年第2期

论文作者：李兵 王献 李长江 刘厚林 丁可金 谈明高

文章页码：138 - 144

关键词：矿浆输送泵;数值模拟;固液两相流;离散相模型;颗粒分布;

摘    要：为分析深海采矿矿浆泵输送大颗粒时易堵塞和磨损的问题,采用RNG k-ε湍流模型和离散相模型（DPM）模拟颗粒流动轨迹,研究了在叶轮和空间导叶内不同浓度和不同粒径的固体颗粒分布和运动轨迹,并详细分析了颗粒在叶片表面的分布情况以及颗粒物性参数对叶轮流道内湍动能的影响。研究结果表明,扬程和效率随粒径的增大而上升,升幅分别为2.9%和1.2%;扬程和效率随浓度的增大而下降,降幅分别为4.1%和1.5%。叶轮内颗粒体积分数最大出现在叶片压力面的出口边附近,最大值为输送浓度的8.65倍,并且颗粒随着粒径的增加出现向叶片吸力面偏移的趋势;浓度对颗粒的分布影响较小。导叶内颗粒体积分数最大出现在工作面中间靠后区域,且随着粒径和浓度的增大,颗粒与壁面碰撞次数增加,加剧导叶的磨损。粒径和浓度的增加可减少叶轮出口处的脱流损失,抑制了湍流涡的发展;但是浓度的增加会增加介质之间的摩擦损失。