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渣浆泵的流动相似

 渣浆泵流动相似，就是确定为使两个渣浆泵内流动相似应满足的条件，以及确定满足几何相似条件下的两个渣浆泵工作参数的换算关系。为此，就要确定渣浆泵的相似准则。将渣浆泵流动相似条件表示为由基本参数(变量)组成的一些特征数，就称为相似准则。粘性不可压缩流动的基本方程组包括连续性方程、运动方程、能量方程。将这些方程量纲为一化后，可以得到一些量纲为一的特征数，它们有明确的物理意义。在满足几何相似和一定物性条件下，当两个流动相似时，这些特征数相等。(一)流动相似的特征数流动相似的特征数包括以下4个。1.斯特劳哈尔数SS是一个与流动的不定常性有关的物理量，表示迁移加速度与当地加速度的比值。2.欧拉数Eu是与流体的运动状态和物性有关的物理量。表示为压差力与惯性力之七匕。3。弗劳德数Fr是与重力加速度和流速有关的物理量，表示重力与惯性力之比。4.雷诺数Re是与流体粘性有关的物理量，表示惯性力与粘性力的比值。(二)渣浆泵相似的基本准则上述的4个特征数又称相似判别数，也就是两渣浆泵在几何相似和一定物性条件下，要保证流动相似。就必须使量纲为一的基本方程组中的特征数相等。即式中用下标，表示模型，下标不含m的表示原型(真机)。我们称这4个特征数为渣浆泵的相似准则。在保证两几何相似和物性相似条件下，只要使它们的这4个相似准则分别相等，就可以保证其流动相似。相似准则说明了模型试验可以模拟真机的流动过程，指出了在满足相似条件下，试验设计应遵循的准则。不过这样严格地满足全部相似准则的要求在工程实际中是不可能实现的。例如原型和模型的尺寸之比为10，二者的工作介质相同，那么为了使二者的雷诺数相等，原型的速度应该是模型的十分之一;但是为使二者的弗劳德数相等，原型的流速则应为模型的了101倍，显然同时满足两个条件是不可能的。原因是人们难以根据试验要求任意改变压力和介质的粘性等参数。这样，为保证完全相似就只能取模型和原型的尺寸相等，但这已不是模型试验了。不仅满足所有的相似准则是困难的，有时仅满足十分之一相似准则也是困难的。但在实际工程中，并不需要严格满足所有相似准则。由物理意义可知，它们各表示某一性质的力与惯性力之比，如果这种力在流动中所起的作用不大，则就可不必满足相应的准则。一般的模拟过程中，必须满足的相似准则分析如下‘I.斯特劳哈尔数St在稳定工况下，渣浆泵中的相对运动是定常的，但绝对运动是非定常的。由于叶片数有限，叶片两面的速度是不同的。当叶轮转动时，在空间中固定点上，观察到的绝对运动将是周期性变化的，故是非定常的。所以斯特劳哈尔数相等是渣浆泵模拟必须满足的条件。2.欧拉数Eu在渣浆泵中，压差力是最重要的作用力。因此保持欧拉数相等也是渣浆泵模拟必须满足的条件。3.雷诺数Re渣浆泵内的流动都是有粘性的，所以原则上应该保持模型与原型的雷诺数相等。当原型与模型的尺寸比值较大时.保持雷诺数相等是困难的。粘性力的作用造成能量损失，所以雷诺数对渣浆泵工作过程的影响表现在效率上。当雷诺数大于临界雷诺数后，对效率没有影响。渣浆泵中多数情况下雷诺数是大于临界值的，所以通常不要求满足雷诺数相等的条件。但当模型的雷诺数较小且与原型的雷诺数相差较多时，需对模型的试验结果进行修正。4.弗劳德数Fr由于渣浆泵流动过程中没有自由表面，重力对速度分布没有影响，因此一般的渣浆泵模拟不要求弗劳德数相等。在特殊目的的模型试验中，例如泵站进水池内流速分布与泥沙沉降的研究等，则必须保持弗劳德数相等‘、综上所述，在渣浆泵的模型试验和从模型到原型的相似换算中，介质是不可压的，则应使二者的斯特劳哈尔数和欧拉数分别相等。同时，试验中应使雷诺数尽可能相等。当雷诺数在临界值以下或模型与原型的雷诺数相差较多时，应对模型试验的结果进行修正。特殊情况下，若流动具有自由表面(例如泵站的进水池)，则应使弗劳德数保持相等。渣浆泵的相似准则在具体工程中的应用，是由相似准则的特征数变换为单位参数及其相似换算式。渣浆泵中的工作介质，可以认为是不可压缩流体:、工程f:只要模型和原型的St和Eu相等，即可满足相似条件。〔三)渣浆泵相似准则的具体应用两个流动要完全力学相似必须满足几何相似，运动相似和动力相似。但在泵中，通常不考虑动力相似.仅仅根据几何相似和运动相似来推导相似定律。因为动力相似是使模型和原型过流部分相应点液体的对应力〔重力、粘性力、惯性力、压力等)的比值相等。但是，在渣浆泵中，斯特劳哈尔数和欧拉数只与速度比值有关，只要运动相似即可满足。故在泵内只根据工况相似来提出相似关系。工况相似即运动相似，是指在泵内对应点的速度三角形相似。只有几何相似才能有运动相似，所以几何相似是运动相似的前提。渣浆泵相似准则可表示为:1.几何相似根据相似原理，相似泵首先必须几何相似，即两泵的各过流部件对应的线性尺寸的比值相同，对应的角度相等。两泵几何相似可表达为式中L,Lm为原型和模型的线性尺寸，Do.D2,bb，分别是叶轮的进口直径、径、叶片的进口宽度、出口宽度。通常选取叶轮出口直径D2作为定性线性尺寸。2.运动相似指两泵过流部分相应点液体的同名称速度比值相等且方向相同，工况点的速度三角形相似。出口直即相似