高沉积条件下离心泵的多尺度磨损机制：南疆灌溉系统中粒径-浓度耦合效应

摘要 为了应对南疆灌溉区高浓度细沙水造成的离心泵性能严重下降（扬程减少 ≤43%）和服务寿命缩短，本研究建立了多相流-磨损耦合分析框架。通过实验验证的可实现k-ε建模，我们研究了清水和含沉淀物条件下（15%/16.5%浓度，0.06–0.40 mm颗粒）流动模式和磨损机制。在清水条件下，0.95Q确保最佳的压力-流线协同，而0.75Q会导致涡流崩溃伴随TKE激增，1.15Q则加速效率衰减。在15%沉积浓度下，0.15–0.25 mm颗粒达到液压兼容。浓度增加至16.5%时，细沙（0.1 mm）触发嵌套的‘涡流中涡流’结构，而0.15 mm颗粒则表现出25%的陡峭浓度梯度。粗沙（0.40 mm）在叶轮中形成沉降核。实验验证显示，叶轮出口磨损最大。本研究为沉淀流中泵的运行提供了理论和技术支持。