气力提升泵是通过向竖直提升管内注入压缩气体,管内外产生的压差来提升液体的流体机械装置。与传统机械泵相比,其结构简单、无机械传动部件、无系统磨损;提升技术易实现、耗能低、驱动能源来源广泛;可在高温、高压、真空、放射性、腐蚀性的环境中使用,也可在不规则形状的通道中使用。由于气力提升泵维护成本较低,可靠性较高,在污水处理,抽吸海水,港口疏浚,油田采油,液态金属冷却反应堆和液态金属磁流体转换器等众多领域应用前景广阔,故研究气力提升泵具有重要的科学价值与工程意义。本文基于Fluent仿真软件,采用欧拉模型、SST k-ω湍流模型分别研究了不同液体温度、介质密度、进气方式下气力提升泵内气液两相流动。分析了系统稳定时提升立管内气相体积分数、提升液体流量、提升效率、提升管出口处液体径向速度等变量的演变规律,本文主要研究结果如下:(1)数值模拟了不同液体温度(20℃、60℃、90℃)下空气-水气力提升泵气液两相流动水力特性,研究结果表明:同一充气量下液体提升流量随温度的升高而增大,提升流量随时间变化最终趋于周期性波动;低充气量下温度对提升立管内气相体积分数影响较小,随着充气量增大,温度越高,气相体积分数越大;当充气量在2.5m3/h附近时,气力提升泵的提升效率到达峰值,温度越高,峰值越大。(2)数值模拟了氮气-水、氮气-煤油、氮气-水银及空气-水、氩气-水、氮气-水下气力提升泵内气液两相流动行为,研究结果表明:氮气-水、氮气-煤油、氮气-水银系统中,提升立管内液体介质密度越大,提升立管内气相体积分数越小,提升液体流量越大,提升效率越高;空气-水、氩气-水、氮气-水系统中,提升立管内气体介质密度越大,提升立管内气相体积分数越小,提升液体流量越大,提升效率峰值越小;提升立管出口处提升液体径向速度随气体充入量的不断增加而整体波动升高,最终管轴中心附近液体速度较大,管壁附近液体速度较小。(3)数值模拟了气流线性开启、气流线性关闭、气流阶梯式分段进气方式下空气-水气力提升泵水力特性,研究结果表明:气流量线性开启方式下,相较于快速开启,缓慢开启方式下液体提升至管道出口处所需时间更长,提升流量波动较为均匀且幅度较小;气流量线性关闭方式下,相较于快速关闭,缓慢关闭方式下管道出口提升液体流量降至0所需时间更长,管内流体运动形态变化较为均匀且波动幅度较小;气流阶梯式分段充气方式下,充入气流周期决定了提升液体流量周期,其两者周期长短大致相同,周期越短,提升液体流量时间越短,波动幅度越大;周期越长,提升流量时间越长,波动幅度越小。本文研究结果将为气力提升技术在河道清淤、污水处理、气举采油、液态重金属冷却核反应堆以及磁流体动力转换器等领域的应用奠定科学理论基础。