2023年第2期急冷油泵内颗粒对叶轮磨损的数值模拟分析*杨顺银杨春野(嘉利特荏原泵业有限公司，浙江瑞安325204)摘要:因急冷油中含有固体颗粒，在运行过程中会对泵的过流部件造成磨损，从而影响泵的寿命。基于离散模型(DPM)，针对不同粒径、不同浓度的颗粒对叶轮的磨损进行了数值模拟分析。研究结果表明:颗粒粒径保持不变时，随着颗粒质量浓度的增大，急冷油泵过流部件上的磨损位置不变，磨损量增加;颗粒质量浓度保持不变，当粒径从0.025mm增加到2mm时，叶片工作面尾缘磨损程度加剧，背面磨损程度降低，前盖板靠近背面一侧磨损减弱，靠近工作面一侧磨损加剧;颗粒粒径与颗粒浓度不变的情况下，通过优化叶片的出口角度，可以适当降低整体的磨损率，达到优化作用。关键词:急冷油泵颗粒叶轮磨损数值模拟中图分类号:TH311文献标识码:A*基金项目:国家自然科学基金项目(U22A20209)急冷油泵是乙烯裂解装置中的关键设备，由于急冷油介质粘度大，并含有大量硬质焦粉颗粒，在运行过程中会对泵的过流部件造成磨损，严重影响了泵的使用寿命。为了研究固体颗粒对泵性能的影响，许多学者在数值模拟、流动观测试验及性能试验等方面进行了研究。黄凯等［1］采用CFD－DEM对离心泵内部固液两相流进行数值计算，通过监测过流部件的磨损率和颗粒的运动，分析了不同颗粒浓度时叶片的磨损率、颗粒的平均速度、颗粒与壁面的接触次数和接触力。曾小东等［2］采用Fluent软件、运用Mixture模型分析了颗粒粒径对离心泵性能的影响及离心泵内流场特性、颗粒分布规律。在叶轮内，颗粒主要集中在吸力面侧，随着粒径增大，颗粒沉积区域向叶轮出口滑移，离心泵整体扬程下降，轴功率上升，效率阶段性上升。刘娟等［3］应用雷诺应力模型，通过对固液流场中大量固体颗粒运动轨迹的拉格朗日追踪，对离心泵固相体积分数较低的固液流场中颗粒运动轨迹、颗粒与过流部件表面的相互碰撞过程、固液两相流磨损进行了数值模拟，表明离散相颗粒的性质及叶轮运行转速对颗粒运动轨迹及与壁面的碰撞过程有重要的影响。宋龙波、董文龙等［4－5］针对大尺寸固体颗粒对输送泵叶轮的磨损问题及对离心泵内固液流场中大直径颗粒的粒子运动进行了数值模拟，并对颗粒的运动轨迹、固液两相流磨损进行了进一步的分析。以上文献虽然针对固液两相混输泵的内部流动和外部特性进行了分析，但是颗粒尺寸在微米尺度范围内，属于细颗粒的两相流动问题。当含有多种尺度的颗粒，且一种颗粒具有明显的离散特征时，该计算方法不...
