渣漿泵作為固體物料水力輸送的動(dòng)力源，廣泛應(yīng)用在冶金、采礦、水利和輕工等部門(mén)。由于輸送的介質(zhì)為固液混合物，其所面臨的問(wèn)題也是比較突出的，諸如效率較低，磨蝕嚴(yán)重等。葉輪是固液兩相流離心泵內(nèi)磨損最嚴(yán)重的零件，而葉輪出口處又是葉輪中磨損最嚴(yán)重位置之一，磨損后的出口端部極薄，呈鋸齒狀。葉片工作面與后蓋板相交的棱角處有很深的條形溝紋。葉片非工作面上有凹凸不平的麻坑，但相對(duì)工作面磨痕較淺。葉片人口附近有帶形凹坑，個(gè)別凹坑很深甚至使后蓋板洞穿而導(dǎo)致葉輪失效。葉輪前后蓋板內(nèi)表面有顆粒滑痕，除靠近葉片工作面位置外，磨損較輕；外表面光滑、有均勻磨損痕跡。
    近十幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外多名學(xué)者投入了大量精力進(jìn)行離心泵葉輪磨損的研究，但他們基本上都是通過(guò)固體顆粒在葉輪中運(yùn)動(dòng)軌跡的分析和用數(shù)值分析的方法來(lái)研究葉輪的磨損。實(shí)際上，不管渣漿濃度的高低，離心泵葉輪內(nèi)的流場(chǎng)對(duì)顆粒分布和軌跡具有決定性意義。
    探求渣漿顆粒在離心葉輪內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)和分布規(guī)律，是泵內(nèi)固液兩相流動(dòng)研究和渣漿泵葉輪設(shè)計(jì)理論研究的基礎(chǔ)。研究?jī)上嗔鲃?dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、固相濃度的分布、液相壓力的分布，對(duì)渣漿泵葉輪的合理設(shè)計(jì)，提高效率，減輕磨蝕有著關(guān)鍵的指導(dǎo)意義。近些年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算流體力學(xué)(CFD)正在越來(lái)越多地被用來(lái)進(jìn)行泵內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值分析。其中，對(duì)于湍流二相流的研究一直是工程中的重要研究課題。近些年來(lái)也提出了很多多相流模型，推動(dòng)了多相流的快速發(fā)展。
    筆者通過(guò)商業(yè)軟件FLUENT的使用，希望能夠通過(guò)FLUENT所具有的多相流模型來(lái)嘗試比較精確地模擬渣漿泵中的固液兩相流的流動(dòng)規(guī)律，以便能夠比較精確地獲得渣漿泵葉輪內(nèi)部固體顆粒相的濃度分布。因?yàn)樵谠鼭{泵的葉輪磨損中，除了汽蝕所造成的影響，固體顆粒對(duì)渣漿泵葉輪的磨損是造成泵的水力效率低下，使用壽命較短的主要原因。因而，如果能夠通過(guò)數(shù)值模擬的方法獲得比較精確的濃度分布，就可以大致了解葉輪磨損的主要區(qū)域，以便在今后的葉輪設(shè)計(jì)中加以改進(jìn)。
    對(duì)于固液兩相流動(dòng)的數(shù)值模擬，目前通常采用兩種方法，即Euler和Lagrange方法。第一類是把顆�？闯墒菙M流體，認(rèn)為顆粒與流體是共同存在且相互滲透的連續(xù)介質(zhì)，兩相同在Euler坐標(biāo)下處理，即為連續(xù)流體模型。第二類方法是把流體當(dāng)作連續(xù)介質(zhì)，把顆粒當(dāng)作是離散體系，在Euler坐標(biāo)下考察流體相運(yùn)動(dòng)，在Lagrange坐標(biāo)下研究顆粒群的運(yùn)動(dòng)，即為顆粒軌道模型。筆者通過(guò)采用近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的以顆粒碰撞理論為基礎(chǔ)的顆粒動(dòng)力學(xué)雙流體模型，來(lái)對(duì)于顆粒濃度較高的渣漿泵的葉輪內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬，以期研究其內(nèi)部的流動(dòng)規(guī)律。