黄河是全球最具代表性的高含沙河流之一,由于水流中泥沙含量较大,引黄灌区的水泵磨损严重。鉴于水泵内部流动和泥沙磨损的复杂性,数值模拟方法被广泛应用于水泵泥沙磨损研究中,其中,颗粒磨损模型是决定数值模拟准确性的关键。本研究分析了6种常用的颗粒磨损模型,对Oka磨损模型进行了改进,并采用改进的颗粒磨损模型,对双吸式离心泵叶轮的泥沙磨损机理进行了探讨。采用6种常用的颗粒磨损模型计算90度弯管的磨损速率。发现Oka模型对应的磨损量级与实验结果最接近,Mclaury模型对应的磨损分布趋势与实验吻合较好。以Oka模型为基础,对颗粒磨损模型的常数项、速度指数项以及攻角函数项进行了优化。改进后的颗粒磨损模型速度指数取值为1.6,模型中增加了划擦磨损项,改进后的颗粒磨损模型计算结果与实验数据吻合很好。采用多层油漆涂层法研究了双吸式离心泵叶轮的泥沙磨损特性。实验结果表明,叶片头部、吸力面进出口靠近盖板区域、吸力面出口中间位置及压力面出口尾部磨损严重,磨损强度及磨损面积随磨损时长增加而增大;在测试的泥沙浓度范围内,随着泥沙浓度增大,磨损加重;不同磨损时长对应的叶片吸力面出口和压力面出口的磨损面积与时长的关系为双曲正切函数关系。采用改进的颗粒磨损模型,分析离心泵内的泥沙颗粒磨损规律。单一泥沙粒径和Rosin-Rammler粒径分布的磨损计算结果表明,Rosin-Rammler粒径分布的计算结果更准确。磨损监测数据表明:对于叶片的不同位置,影响磨损速率的主要参数不同;叶片头部的颗粒堆积率、颗粒撞击速度以及攻角都较大,因而磨损也最严重;叶片吸力面进口,颗粒碰撞速度较大,是影响磨损的主要参数;叶片吸力面出口盖板附近,颗粒堆积率以及攻角较大;叶片吸力面出口中间位置,颗粒撞击速度较大,但颗粒堆积率很小,基本无磨损;叶片压力面出口的颗粒堆积率、颗粒速度以及攻角的影响程度相当。流场分析结果表明,叶片吸力面出口靠近盖板区域的回流区导致该处颗粒浓度增大,颗粒堆积率以及攻角都较大,加重了该处的磨损。叶片压力面出口沿径向水流速度增大,进而增大了颗粒碰撞速度,对叶片压力面出口造成一定程度的磨损。