基于CFD-DEM耦合的轴流泵鱼类损伤机理数值研究

作     者：孙中康 潘强 张德胜 施卫东 SUN Zhong-kang;PAN Qiang;ZHANG De-sheng;SHI Wei-dong

作者机构：江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013 南通大学机械工程学院南通226019 

基　　金：国家自然科学基金(51979125,51776087) 江苏省六大人才高峰高层次人才培养对象项目(HYGC-008) 江苏省青蓝工程中青年学术带头人培养对象项目 

出 版 物：《水动力学研究与进展（A辑）》 (Chinese Journal of Hydrodynamics)

年 卷 期：2020年第35卷第5期

页      码：631-639页

摘      要：为了研究轴流泵内流特性对鱼类通过存活率的影响,基于CFD-DEM耦合模型,分析了轴流泵内流场特性和鱼类通过行为。采用球形颗粒捏合鱼体外轮廓仿真鱼体三维形状,将仿真鱼体随机注入到轴流泵进口的水体中,数值模拟鱼类通过轴流泵的运动过程,预测在各工况下鱼通过轴流泵时与叶片的撞击概率,并与叶片撞击模型的理论值进行对比,验证耦合模型的可行性。同时,考虑鱼类通过鱼类友好型泵的多种损伤因素和鱼类损伤的生物准则,探讨了轴流泵内流场的速度、加速度、压降和剪切力随DEM颗粒群位移的变化特征和规律,分析了鱼类通过轴流泵的损伤结果。数值模拟结果表明,鱼类通过鱼类友好型泵在大部分工况下的撞击概率降低了约50%,其中额定工况下的撞击概率由原型泵的68%降低到34%;泵内压力波动和剪切力对鱼类的影响区域较小,且作用时间较短,是非主要损伤因素;轴流泵叶轮叶片撞击是鱼损伤的主要原因。研究结果为大中型泵站设计鱼类友好型轴流泵提供了理论指导。

主 题 词：CFD-DEM耦合模型 鱼类撞击概率 鱼类损伤机理 压降 剪切力 

学科分类：080704[080704] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 

核心收录：

D　O　I：10.16076/j.cnki.cjhd.2020.05.011

馆 藏 号：203986172...