赖芬， 王凤鸣， 朱相源， 常沛然， 李国君

(西安交通大学 热流科学与工程教育部重点实验室，陕西 西安 710049)

泵是把机械能转化为流体压力能的通用机械，其中离心泵使用最广泛，特别是在水利水电工程中。但环境恶化引起的泥沙流失导致河流中含有泥沙，例如，中国的黄河泥沙含量为37.8 kg/m3[1]，美国的科罗拉多河泥沙含量为10 kg/m3[2]。水利水电工程中的离心泵一般按清水工况设计，但其内部的实际流动为液固两相流动。固体颗粒的存在不仅会降低离心泵的效率，还会对离心泵壁面造成侵蚀磨损。磨损将导致频繁地维修和更换过流部件，造成输运系统停机，输运费用大幅度增加。Wilson等[3]指出大型矿场每小时的停机成本大约为10万美元。因此，研究黄河和长江流域使用的含沙水离心泵内的液固两相流动及其磨损特性具有重要意义。

但固体颗粒引起的壁面磨损是个复杂过程，最终的磨损形态受很多因素的影响，包括颗粒特性、流场特性、壁面特性等。国内外学者对壁面磨损的影响因素进行了大量的试验研究。例如，Tian等[4]通过科里奥利磨损试验台测试了不同颗粒粒径下壁面的磨损系数，结果表明颗粒形状、粒径分布等颗粒特性会对磨损系数产生重要的影响。陈红生等[5]通过离心泵液固两相流水力试验，发现造成局部磨损的重要原因是叶轮出口附近的射流-尾流结构。Wiedenroth[6]采用超声设备测试了4种叶轮叶片的磨损量，发现当颗粒撞击角较大时，硬度高的壁面受到的磨损较严重。……