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[摘要]运用数值计算软件Fluent6.2，以山西省某火电厂固液两相流泵离心泵为实例，对泵内流场进行数值计算，研究流体性质如介质粘度、介质浓度等对固液两相流离心泵性能的影响，在此基础上分析其运行效率低、局部磨蚀严重现象的原因。以期为火电厂固液两相流离心泵的设计及改造提供可靠依据。
[关键词]固液两相流离心泵 流体性质 性能影响 数值模拟
中图分类号：TH3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1120121－01
固液两相流离心泵广泛应用于300MW、600MW火电机组中，其性能对机组安全性和经济性影响显著。固液两相流离心泵输送介质为固液两相流体，多年来依据清水泵原理设计，导致泵运行效率低、局部磨蚀严重，造成能源和设备的浪费。
输送介质的特殊性导致固液两相流离心泵内流动状态复杂，本文运用数值计算软件Fluent6.2对泵内流场进行数值计算，在此基础上研究流体性质对泵性能的影响，以期为火电站固液两相流离心泵的设计及改造提供依据。
一、国内外研究进展
（一）国外研究进展
国外学者针对流体性质对固液两相流离心泵性能的影响进行大量的理论分析与实验研究。研究者通过实验研究流体性质对泵性能的影响，而后提出泵输送固液混合物时理论扬程的表达式，该式首次考虑了流体性质因素，成为重大突破。随后，通过研究固体颗粒对泵性能的影响，推导出经验计算公式，并运用试验方法进行验证。
（二）国内研究进展
国内研究内容主要包括流体性质对固液两相流离心泵扬程、内部流动状态的影响。
流体性质对扬程的影响，国内学者已进行大量研究并提出扬程比系数HR，其提出是泵输送固液混合物时扬程研究的一个进展（HR= Hm/ Hw，Hm为泵输送混合物时扬程，Hw为泵输送清水时扬程）。
此外，研究者通过考察两相流体在泵内的流动状况，对颗粒质量、颗粒体积分数等因素对固液两相流离心泵性能的影响进行研究。但由于实验条件等因素的限制，有些结论尚未达到一致。
随着计算机技术的发展，数值计算方法被运用于固液两相流离心泵的研究中。它有效克服了实验法和理论分析法的弊端，应用日趋广泛。
二、流体性质对固液两相流离心泵性能影响
影响固液两相流离心泵性能的流体性质主要包括介质粘度、介质浓度等。
（一）介质粘度
介质粘度对固液两相流离心泵的性能影响非常明显。介质粘度增加时，泵的扬程流量特性曲线下降，最佳工况点的扬程和流量均随之下降；而功率则上升，因而效率降低。
输送粘度差别较大的不同介质时，流体流动状态将发生变化，从而影响泵的性能。介质粘度对泵性能的影响机理非常复杂，单纯从理论上确定极其困难，因此通常采用实验方法进行研究。
（二）介质浓度
介质浓度对泵的扬程等各方面性能都会产生影响。随着介质浓度的增加，泵的理论扬程降低。为达到所需扬程，轴功率就会增加。
三、流体性质对固液两相流离心泵性能影响的数值模拟分析
两相流体在泵内流动复杂，对其流动状况的实验观察又比较困难，因此数值计算方法成为研究流体流动的重要手段，并且取得了显著的成果。
本文以山西省某火电厂300MW机组水力除灰系统用渣浆泵作为实例，对流体性质因素对固液两相流离心泵性能的影响进行数值分析。
（一）介质粘度
介质粘度对泵的性能会产生较为明显的影响。在其它条件均相同的情况下，仅改变介质粘度，对泵内流场进行数值模拟，根据结果绘制性能曲线。结果显示，介质粘度由0.01Pa·s增加到0.1Pa·s时，泵的扬程下降，降幅约为２%～４%，最佳工况点的扬程和流量均随之下降；同时功率上升，因而效率降低。
（二）介质浓度对泵性能影响的数值模拟
介质浓度对泵的扬程等方面会产生显著影响。在其它条件均相同的情况下，仅改变介质浓度，运用Fluent软件对泵内流动情况进行三维数值模拟，模拟结果显示，泵输送介质为浓度为25%的浆液时，与输送清水时相比扬程下降１%～３%。
四、结论
本文运用fluent6.2软件分析了介质粘度、介质浓度等因素对固液两相流离心泵性能的影响，得出如下结论：
（1）泵的理论扬程随介质粘度增加而降低。输送介质粘度由0.01Pa·s增至0.1Pa·s时，理论扬程下降2%～4%；泵的性能下降，最佳工况点扬程和流量均下降，而功率上升，效率降低。
（2）理论扬程随介质浓度的增加而降低。输送介质为质量浓度为25%的浆液时，相比输送清水介质扬程下降1%～3%。
参考文献：
[1]冀春俊、周子筠，电站给水泵汽轮机头部流场的数值计算与结构改进[J].热能动力工程.2007.22(5):500-503.
[2]马希金、秦霞、牛显明，混输泵半螺旋形吸入室不同含气率下的速度分析[J].热能动力工程.2006.21(2):186-188.
[3]张少维、徐海涛、桑芝富，新型喷嘴结构下蒸汽喷射式热泵性能的数值研究[J].热能动力工程.2004.19(5):506-509.
[4]沈宗沼，国内固液两相流离心泵的设计研究综述[J].流体机械. 2006.34(3):32-38.
[5]陈次昌等，离心泵叶轮内的两相流和泵性能研究[J].水泵技术. 1990.(3):25-28.
[6]关醒凡，泵的理论与设计[M].北京:机械工业出版社.1987:185-296.398-406.
[关键词]固液两相流离心泵 流体性质 性能影响 数值模拟
中图分类号：TH3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1120121－01
固液两相流离心泵广泛应用于300MW、600MW火电机组中，其性能对机组安全性和经济性影响显著。固液两相流离心泵输送介质为固液两相流体，多年来依据清水泵原理设计，导致泵运行效率低、局部磨蚀严重，造成能源和设备的浪费。
输送介质的特殊性导致固液两相流离心泵内流动状态复杂，本文运用数值计算软件Fluent6.2对泵内流场进行数值计算，在此基础上研究流体性质对泵性能的影响，以期为火电站固液两相流离心泵的设计及改造提供依据。
一、国内外研究进展
（一）国外研究进展
国外学者针对流体性质对固液两相流离心泵性能的影响进行大量的理论分析与实验研究。研究者通过实验研究流体性质对泵性能的影响，而后提出泵输送固液混合物时理论扬程的表达式，该式首次考虑了流体性质因素，成为重大突破。随后，通过研究固体颗粒对泵性能的影响，推导出经验计算公式，并运用试验方法进行验证。
（二）国内研究进展
国内研究内容主要包括流体性质对固液两相流离心泵扬程、内部流动状态的影响。
流体性质对扬程的影响，国内学者已进行大量研究并提出扬程比系数HR，其提出是泵输送固液混合物时扬程研究的一个进展（HR= Hm/ Hw，Hm为泵输送混合物时扬程，Hw为泵输送清水时扬程）。
此外，研究者通过考察两相流体在泵内的流动状况，对颗粒质量、颗粒体积分数等因素对固液两相流离心泵性能的影响进行研究。但由于实验条件等因素的限制，有些结论尚未达到一致。
随着计算机技术的发展，数值计算方法被运用于固液两相流离心泵的研究中。它有效克服了实验法和理论分析法的弊端，应用日趋广泛。
二、流体性质对固液两相流离心泵性能影响
影响固液两相流离心泵性能的流体性质主要包括介质粘度、介质浓度等。
（一）介质粘度
介质粘度对固液两相流离心泵的性能影响非常明显。介质粘度增加时，泵的扬程流量特性曲线下降，最佳工况点的扬程和流量均随之下降；而功率则上升，因而效率降低。
输送粘度差别较大的不同介质时，流体流动状态将发生变化，从而影响泵的性能。介质粘度对泵性能的影响机理非常复杂，单纯从理论上确定极其困难，因此通常采用实验方法进行研究。
（二）介质浓度
介质浓度对泵的扬程等各方面性能都会产生影响。随着介质浓度的增加，泵的理论扬程降低。为达到所需扬程，轴功率就会增加。
三、流体性质对固液两相流离心泵性能影响的数值模拟分析
两相流体在泵内流动复杂，对其流动状况的实验观察又比较困难，因此数值计算方法成为研究流体流动的重要手段，并且取得了显著的成果。
本文以山西省某火电厂300MW机组水力除灰系统用渣浆泵作为实例，对流体性质因素对固液两相流离心泵性能的影响进行数值分析。
（一）介质粘度
介质粘度对泵的性能会产生较为明显的影响。在其它条件均相同的情况下，仅改变介质粘度，对泵内流场进行数值模拟，根据结果绘制性能曲线。结果显示，介质粘度由0.01Pa·s增加到0.1Pa·s时，泵的扬程下降，降幅约为２%～４%，最佳工况点的扬程和流量均随之下降；同时功率上升，因而效率降低。
（二）介质浓度对泵性能影响的数值模拟
介质浓度对泵的扬程等方面会产生显著影响。在其它条件均相同的情况下，仅改变介质浓度，运用Fluent软件对泵内流动情况进行三维数值模拟，模拟结果显示，泵输送介质为浓度为25%的浆液时，与输送清水时相比扬程下降１%～３%。
四、结论
本文运用fluent6.2软件分析了介质粘度、介质浓度等因素对固液两相流离心泵性能的影响，得出如下结论：
（1）泵的理论扬程随介质粘度增加而降低。输送介质粘度由0.01Pa·s增至0.1Pa·s时，理论扬程下降2%～4%；泵的性能下降，最佳工况点扬程和流量均下降，而功率上升，效率降低。
（2）理论扬程随介质浓度的增加而降低。输送介质为质量浓度为25%的浆液时，相比输送清水介质扬程下降1%～3%。
参考文献：
[1]冀春俊、周子筠，电站给水泵汽轮机头部流场的数值计算与结构改进[J].热能动力工程.2007.22(5):500-503.
[2]马希金、秦霞、牛显明，混输泵半螺旋形吸入室不同含气率下的速度分析[J].热能动力工程.2006.21(2):186-188.
[3]张少维、徐海涛、桑芝富，新型喷嘴结构下蒸汽喷射式热泵性能的数值研究[J].热能动力工程.2004.19(5):506-509.
[4]沈宗沼，国内固液两相流离心泵的设计研究综述[J].流体机械. 2006.34(3):32-38.
[5]陈次昌等，离心泵叶轮内的两相流和泵性能研究[J].水泵技术. 1990.(3):25-28.
[6]关醒凡，泵的理论与设计[M].北京:机械工业出版社.1987:185-296.398-406.