基于毛蚶表面形态的渣浆泵仿生蜗壳耐磨特性研究

作者：王永玲,姚平喜,师玮,等. 日期：2024-11-21/span> 浏览：351 查看PDF文档

摘要:为了提高渣浆泵的使用寿命,研究其过流件的耐磨性能十分重要。蜗壳是影响渣浆泵寿命的主要过流件,为了提高蜗壳的耐磨性能,采用仿生技术,借鉴毛蚶表面形态,对渣浆泵蜗壳的耐磨特性进行了研究,开展了渣浆泵蜗壳的仿生设计工作。首先,基于毛蚶表面形态,设计了具有凸起条纹和凹槽的仿生结构;然后,基于DPM模型,引入了McLaury磨损预测模型,建立了渣浆泵固液两相流仿真模型;最后,分析了普通蜗壳与仿生蜗壳的壁面磨损情况、泵内颗粒速度及颗粒分布、泵内流场速度与压力分布。研究结果表明:渣浆泵扬程模拟结果与实验结果误差小于8%,固液两相流仿真模型具有较高精度;仿生蜗壳壁面平均磨损量减小了43.9%,最大磨损量减小了64.6%,仿生蜗壳平均磨损量和最大磨损量均大幅减小;仿生蜗壳的严重磨损区域明显减小,蜗壳螺旋室的磨损更加均匀,仿生设计对蜗壳减磨具有积极意义。仿生结构改变了颗粒壁面碰撞后的运动方向,使颗粒在蜗壳螺旋室内均匀分布,从而减小了严重磨损区域;同时,仿生蜗壳有利于蜗壳输送颗粒,颗粒更易被流体带走,减少了颗粒停留时间,从而降低了壁面磨损。蜗壳耐磨仿生设计可以为渣浆泵过流件耐磨和延寿提供设计参考和理论依据。

关键词:离心泵;过流件耐磨性能;壁面磨损;使用寿命;毛蚶表面形态;McLaury磨损预测模型

中图分类号:TH311文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)11-2119-10

本文引用格式:

王永玲,姚平喜,师玮,等.基于毛蚶表面形态的渣浆泵仿生蜗壳耐磨特性研究［J］.机电工程,2024,41(11):2119-2128.

WANG Yong-ling, YAO Ping-xi, SHI Wei, et al. Wear resistance characteristics of biomimetic volute of slurry pump based on surface morphology of Scapharca subcrenata［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(11):2119-2128.