离心泵管路系统由于结构简单,体积小,而且流量稳定,性能范围广等优点,因而成为海底采矿过程中的矿物提升系统中的优选动力提供设备,但是在介质输送过程中,流动介质对过流壁面的磨损是一个无法避免的问题。本文考虑到大颗粒流动中不可忽略的颗粒-颗粒、颗粒-壁面间作用,采用CFD-DEM相结合方法,对一台单级单吸式固液两相流离心泵及其管路系统进行了数值模拟和实验研究。实验中采用油漆涂层法观测磨损位置和超声波测厚法测量壁面厚度损失,测量实验系统在不同颗粒质量浓度下(Cm=1%～Cm=10%)性能变化,实验选用颗粒直径3 mm,两相流介质流量70 m3/h。主要研究结果如下:(1)离心泵性能会受到流动介质属性影响,当颗粒质量分数增大时,离心泵扬程和效率下降明显,但是轴功率变化缓慢,呈轻微的先上升再下降的趋势,这是由于颗粒密度高,流动性差,输送颗粒需要更多的能量,同时颗粒影响了离心泵内的流场分布,使泵内部分区域涡尺寸和数量都增大,导致泵的整体性能下降。(2)离心泵叶片工作面和蜗壳6-7断面之间区域磨损最为严重,而且叶轮、蜗壳及前后耐磨板瞬时厚度损失率均随着叶轮旋转周期性变化。当叶片旋转至蜗壳5-6断面上方时,叶片瞬时厚度损失率达到最大,蜗壳壁面磨损与颗粒运动和壁面所在位置相关。随着颗粒质量浓度增大,壁面磨损速率增大,但是其扩大趋势逐渐减小,这是由于颗粒在蜗壳内贴壁运动形成颗粒缓冲层,浓度增大并没有线性扩大颗粒对壁面的影响。(3)分析离心泵出口管道横截面上最大磨损与管道长度的关系,以及颗粒分布和壁面磨损情况。结果表明当颗粒经过一段时间稳定流动之后,直管中壁面磨损沿着管道长度呈逐渐减小的趋势,由于重力作用,水平管道比竖直管道磨损严重。弯管的外拱部是磨损最严重的区域,越靠近弯管出口,磨损越剧烈。(4)提取了不同浓度下颗粒在每一时间步下的平均速度,发现颗粒与流体之间存在速度差,两相介质在离心泵内都会加速,但是由于颗粒惯性大,加速时间更长,在离开离心泵出口之后仍有加速。在管道中颗粒分布变动较大,一般在出现结构突异处颗粒速度会出现剧变。颗粒流动过程变化为前面分析过流部件壁面磨损提供了有力证据。