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目前对于固液两相流的研究主要采用实验和数值计算两种方法,但针对大颗粒固液两相流动的研究较少,对其进行数值模拟时缺少较为适合的碰撞反弹模型,因此存在较大的计算误差。本文先针对大颗粒固液两相流进行实验研究,得出适用于大颗粒固液两相流数值计算的碰撞反弹模型,对颗粒和壁面的碰撞反弹进行修正。再应用DPM模型对方形弯管进行固液两相流数值计算,分析各个因素对弯管磨损规律的影响,并对弯管结构进行改进,减小磨损,延长管件使用寿命。以下为主要研究内容:(1)搭建粘性介质中颗粒与壁面的碰撞反弹试验台,研究干表面和浸没表面下不同粒径的颗粒与不同材料壁面的碰撞反弹规律,得出当颗粒粒径较大时(3mm-7mm),颗粒与壁面碰撞反弹恢复系数与颗粒粒径无关,与介质、碰撞角度、壁面材料及碰撞速度有关。分析了不同碰撞条件下表面摩擦系数的变化规律。最后总结得出适用于大颗粒固液两相流的碰撞反弹模型。(2)通过固液两相流弯管的可视化实验,获取颗粒在弯管中的运动轨迹图,与采用颗粒碰撞反弹实验获得的碰撞反弹模型数值计算得到颗粒轨迹图进行对比,证实目前较常用的两相流碰撞反弹模型并不适用于大颗粒固液两相流数值模拟。实验获取的碰撞反弹模型具有较高的准确性。(3)对进口边长为80mm方形弯管利用SolidWorks进行三维建模。然后采用workbench进行网格划分。最后利用CFD软件Fluent,采用颗粒碰撞试验获取的碰撞反弹模型及合适的磨损模型对弯管进行数值计算,分析粒径、流速、颗粒质量流量、重力方向、颗粒密度、颗粒斯托克斯数等因素对弯管磨损规律的影响,得出一系列能预防和预测弯管冲蚀磨损失效的规律。(4)对弯管结构进行改进,通过在弯管段两侧加侧挡板和在弯管段外侧壁面加横向挡板的方法,有效解决了二次涡对磨损分布不均匀的影响,降低了弯管的最大磨损速率和平均磨损速率。但横向挡板会造成一定的压力损失,且速度越大造成的压力损失越大。