基于双流体模型的尊村泵站双吸离心泵泥沙磨损

黄河尊村二级泵站的高效稳定运行一直都受水泵的泥沙磨损问题制约,其影响因素包括过泵水流的泥沙体积分数和泥沙粒径.采用双流体模型对尊村二级泵站的双吸离心泵内水沙两相流进行数值模拟,在模型中考虑了颗粒动态尺度对颗粒湍动扩散系数的影响,以及颗粒的惯性和湍动对相间阻力的影响;采用Oka磨损模型计算了泵内泥沙磨损.模拟了由4种典型泥沙体积分数和4种典型泥沙粒径组合成的16种入口泥沙工况,在此基础上研究了入口泥沙体积分数和泥沙粒径对泵内磨损的影响规律.结果表明,不同泥沙条件下该泵发生严重磨损的区域主要位于叶片和蜗壳,其中叶片中后部和蜗壳隔舌的磨损最为严重.随着入口泥沙体积分数增加,叶片和蜗壳的磨损速率呈线性趋势上升;随着泥沙粒径的增加,叶片和蜗壳的磨损速率呈现小幅度增加,且磨损速率增长斜率随粒径增加逐渐放缓.根据该结果,可采取措施降低过泵水流中的泥沙体积分数和泥沙粒径以缓解双吸离心泵内的泥沙磨损.