【摘 要】
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固液两相离心泵是一种重要的固液混合物输送机械,学者们主要对离心泵输送单一粒径的颗粒进行研究,而实际应用中固相颗粒的大小并不固定。本文以两种粒径（0.4mm与2mm）的玻璃珠混合的二元颗粒作为固相介质,以不同混合比例（1:0、2:1、1:1、1:2、0:1）和不同体积浓度（5%、7.5%、10%、12.5%、15%）作为固相介质的变量条件,以清水为液相介质,采用数值模拟的方法,并辅以实验验证,对输送
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固液两相离心泵是一种重要的固液混合物输送机械,学者们主要对离心泵输送单一粒径的颗粒进行研究,而实际应用中固相颗粒的大小并不固定。本文以两种粒径（0.4mm与2mm）的玻璃珠混合的二元颗粒作为固相介质,以不同混合比例（1:0、2:1、1:1、1:2、0:1）和不同体积浓度（5%、7.5%、10%、12.5%、15%）作为固相介质的变量条件,以清水为液相介质,采用数值模拟的方法,并辅以实验验证,对输送二元混合颗粒的离心泵内部流动和磨损特性进行研究。本文主要研究内容如下:（1）对数值模拟方法进行分析和验证:对模拟离心泵内固液两相流的主流模型进行分析,根据分析结果,确定采用CFD-DEM和Archard磨损模型,并通过实验验证了模拟方法的可行性。（2）对离心泵输送不同体积浓度和比例的二元混合颗粒的内部流场进行模拟,结果表明:体积浓度和大颗粒占比的增加均会导致离心泵的扬程和效率下降;离心泵输送大颗粒的扬程和效率低于小颗粒;大小颗粒混合比例的变化对效率的影响比扬程更大;随大颗粒占比的增大,泵内流场的高压区范围和数值均减小;流场的涡旋主要出现在叶轮尾部和蜗壳区域,且在输送混合颗粒时更多。（3）对不同工况时离心泵内部的颗粒分布进行研究,结果表明:颗粒主要偏向叶轮的压力面和叶轮轮毂运动,然后随着蜗壳流域的流场螺旋运动到泵出口,其中小颗粒形成的螺旋范围更大且更集中,大颗粒的螺旋较分散。大颗粒的跟随性较差更偏向于叶轮压力面壁面,而小颗粒的跟随性好更易随流场运动。（4）通过模拟研究了二元混合颗粒对离心泵的磨损,结果发现:叶轮在压力面前端和轮毂靠近压力面的区域磨损较为严重,蜗壳则在靠近入口侧的流道区域磨损较为严重;压力面、轮毂和蜗壳的磨损速率远大于叶顶和吸力面;压力面和蜗壳的磨损速率与体积浓度成正比;磨损速率受比例的影响较大,在比例为1:2时整体磨损较小。（5）采用不同比例的混合颗粒进行磨损实验,观察叶轮的磨损情况,分析不同比例对叶轮磨损的影响,发现磨损位置与模拟得到的磨损结果较为一致,总体上来说Archard磨损模型可以较好地预测离心泵内固液两相流磨损。
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