水力机械的二相流设计方法及其应用技术

本发明专利技术的水力机械的二相流设计方法是依据“相对抽吸”，“相对阻塞”的概念，把清水作为参照量，把固体作为动边界条件，对水泵、水轮机按二相流速度场设计叶型和流道。其主要优点是：（１）效率高，平均节能２０～４０％；（２）运行汽蚀性能好，不发生汽蚀破坏，撞击磨损小，使用寿命长；（３）适合高浓度输送。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涡轮机流体动力学技术，具体地说是一种水力机械的二相流设计方法及其应用，本方法适用于设计在二相流情况下工作的水泵、水轮机的叶型和流道。目前，水泵、水轮机的叶型和流道都是按照清水一相流设计方法设计的。但这些水力机械的使用条件往往不仅是清水，经常含有各种固体介质，例如煤、泥沙、尾矿、精矿、灰渣等，也就是说，水力机械实际上是在固液二相流情况下工作的，造成设计和使用条件不一致，存在的问题是(1)能量转换不充分，效率低;(2)磨蚀严重，寿命短;(3)不能实现高浓度输送。本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种在固液二相流的条件下，求解固液二相速度场、压力场，设计叶型和流道的方法。为实现此目的，本专利技术把清水设计作为参照量，把固体作为动边界条件，以“相对阻塞”和“相对抽吸”的新方法，同时求解湍流强度、粒子的跟随性以及复杂边界条件下的相干结构，并且以当量直径表征固体的浓度，解决了无穷多颗粒的设计、计算问题。所说的“相对阻塞”是指固体运动速度小于水流速度时，固体对水流通道产生相对阻塞效应，该效应表现在(1)水流速度畸变，水流速度上升;(2)过流断面缩小。所说的“相对抽本文档来自技高网...

【技术保护点】
水力机械的二相流设计方法及其应用，其特征在于：（１）把清水作为参照量，求解二相流畸变速度的畸变方程式Ｖ↓［Ｌ］↑［２］－Ｖ↓［Ｃ］↑［２］＝Ｋ↑［２］，式中Ｖ↓［Ｃ］为清水的速度，Ｖ↓［Ｌ］为二相流水流的畸变速度，Ｋ＝ｆ（ｐ、ｄ、Ｃ↓［θ］、Ｃ↓［Ｘ］、Ｃ↓［Ｙ］），称为固体特性系数，式中Ｃ↓［θ］为固体流量百分比；（２）求解固液二相流速度场的输送方程式Ｖ↓［Ｌ］－Ｖ↓［２］＝Ｋ，式中Ｖ↓［２］为二相流固体的速度；（３）以当量直径ｄｉ代替一定浓度及特性的固体颗粒，ｄｉ＝ＢＣ↓［θ］↑［１／２］Ｄ↓［０］，式中Ｄ↓［０］为过流断面等效直径；（４）求相对阻塞值ｄｉ’＝（２－Ｖ↑［Ｌ］／Ｖ↓［２］）...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡保元，
申请(专利权)人：中国机械工业技术总公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]