在z=0剖面上，無負(fù)壓供水設(shè)備葉輪各流道中的液相相對速度矢量。此時(shí)工況為：流量與轉(zhuǎn)速為設(shè)計(jì)值，初始固相濃度Cv=0.2,顆粒相密度作=2000kg/m3。隨著顆粒粒徑的增大，葉輪流道內(nèi)的低速區(qū)大小與液相相對速度最大值均呈現(xiàn)出先增大再減小的變化規(guī)律，但是相對速度低速區(qū)大小的變化比較明顯，而液相相對速度最大值的變化則不大。
無負(fù)壓供水設(shè)備水泵葉輪流道內(nèi)的固相相對速度與同工況下的液相相對速度存在較大不同。ds增大，單個顆粒的體積、質(zhì)量都增大：顆粒具有的慣性變大，能抵御干擾的能力得到加強(qiáng)，其本身的穩(wěn)定性會更好；另一方面，由于單個固相顆粒的質(zhì)量增大，在相同固相濃度的條件下，離心式管道泵運(yùn)輸?shù)墓滔嘟橘|(zhì)中，顆?？倲?shù)量下降，固相的總表面積同樣降低，于是粒子間碰撞的可能性降低?；谏鲜龅仍颍诠滔囝w粒粒徑ds在0.1mm?4mm范圍內(nèi)，葉輪流道內(nèi)的固相相對速度分布梯度隨固相顆粒的增大而趨于明顯，且流動趨于平穩(wěn)。
流量與轉(zhuǎn)速均取設(shè)計(jì)值，初始固相濃度0=0.2，顆粒粒徑ds=1mm。如圖所示，隨著固相顆粒密度的增大，葉輪各個流道內(nèi)的液相相對速度低速區(qū)持續(xù)擴(kuò)大，且脫流現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，產(chǎn)生的漩渦逐漸變大。這說明葉輪流道內(nèi)液相流動狀態(tài)更加雜亂。同時(shí)，伴隨固相顆粒密度的繼續(xù)加大，葉輪內(nèi)的液相相對速度最高值穩(wěn)步增加，離心式泵運(yùn)輸介質(zhì)中顆粒密度作分別為1500kg/m3、2000kg/m3、2800kg/m3、3500kg/m3時(shí)，流道內(nèi)液相相對速度最大值分別10.6m/s、11.2m/s、13.1m/s、14.1m/s。葉輪各流道中的固相相對速度矢量。此時(shí)工況為：流量與轉(zhuǎn)速均取設(shè)計(jì)值，初始固相濃度G=0.2,顆粒粒徑忒=1mm。與隨顆粒粒徑的變大類似，隨著固相顆粒密度的提高，單個粒子的質(zhì)量變大；而區(qū)別在于，Ps的增加不會導(dǎo)致固相的體積變大。當(dāng)—定時(shí)，管道泵內(nèi)輸送的兩相介質(zhì)中固相顆粒數(shù)目相對來說是減少的。對于固相的流動，在一定范圍內(nèi)，顆粒質(zhì)量越大，其保持既定運(yùn)動規(guī)律的能力越強(qiáng)，在管道泵葉輪流道內(nèi)的流動較好。葉輪流道內(nèi)固相相對速度的最大值伴隨固相顆粒密度的增加而提高。在4種不同的ps下，葉輪流道中液相相對速度最大值分別9.53m/s、11.1m/s、13.3m/s、14.6m/s。
無負(fù)壓供水設(shè)備管道泵的性能參數(shù)最高效率與高效區(qū)，將流量從20m3/h，每增大5m3/h進(jìn)行一次計(jì)算獲得相應(yīng)工況時(shí)的性能參數(shù)，直至流量為150m3/h，在這個范圍內(nèi)一共有25個工況點(diǎn)。利用這25個不同的工況點(diǎn)，基于MATLAB軟件的曲線擬合工具箱，得到管道泵基于數(shù)值模擬的多項(xiàng)式擬合曲線，并利用此擬合曲線求得效率的最高值、相應(yīng)的流量值以及0.9571時(shí)的流量。
圖1：不同初始固相濃度對管道泵揚(yáng)程、最高效率、高效區(qū)的影響
揚(yáng)程隨顆粒相密度的提高而降低得非常迅速，當(dāng)外=1500kg/m3時(shí)，揚(yáng)程高達(dá)30.23m，而當(dāng)外=4000kg/m3時(shí)，揚(yáng)程僅為17.95m，顆粒相密度增加了約2.67倍，而揚(yáng)程下降了近14m。由此可見，顆粒相密度對管道泵的揚(yáng)程影響非常顯著。就最高效率而言，在整個計(jì)算密度區(qū)間內(nèi)，由75.69%降至55.38%，下降了20.21個百分點(diǎn)，所以顆粒相密度對管道泵的最高效率影響同樣非常巨大。
