渣浆泵广泛用于电力、冶金、采矿、水力等行业,主要用来输送含有高浓度固体颗粒的固液两相流体。目前,渣浆泵的设计理论仍是基于清水离心泵设计理论的修正,由于泵内流动的复杂性,渣浆泵在运行过程中存在效率低、过流部件易磨损且寿命短等突出问题。开式叶轮具有较好的无堵塞性能,且没有前盖板,圆盘磨损相对减少一半,在渣浆泵中大量使用。但由于轴向间隙的存在,在间隙叶片周向及径向压差力作用下,存在复杂的泄漏流动,泄漏流与主流相互耦合形成复杂的流动结构。同时又由于固体颗粒的存在,使得间隙流动结构及泵体磨损特性复杂。磨损后流场的边界又发生变化,磨损与流场之间相互耦合,传统分析方法难以实现实际磨损量及磨损寿命的预测,对渣浆泵叶轮轴向间隙流动及泵体动态磨损特性分析具有重要的理论及工程应用价值,本研究针对传统磨损预测方法的不足,提出一种流场模拟与磨损预测耦合的动态磨损预测方法,主要工作如下:(1)选用LCF100/350型化工渣浆泵为研究对象,采用结构化网格离散计算域;采用RNG k-ε湍流模型与SIMPLE耦合算法对其进行非定常数值模拟,与实验数据进行对比,验证了数值模拟的可行性。对比叶轮与轴向间隙中间截面的压力场、速度矢量及颗粒固相浓度,进行渣浆泵内流场分析,得到间隙内压力场分布规律与叶轮内基本一致,轴向间隙内速度矢量均呈螺旋状,由叶轮出口压力较高处沿螺旋线方向流至进口压力较低处。在叶片压力面和吸力面之间的压差作用下产生泄漏流,泄漏流方向与主流方向相反,泄漏流与主流相互耦合,在吸力面后方产生泄漏涡,在叶片压力面靠近间隙附近产生角涡。(2)建立了渣浆泵泵体动态磨损模型,由UDF函数实现对泵体壁面磨损过程的动态模拟,运用动网格技术实现间隙网格运动区域的动态更新,分析了泵体的动态磨损特性及泵体表面粗糙度对其磨损特性的影响。泵体壁面磨损的数值模拟结果表明,磨损强度随着半径的增大逐渐增大,呈螺旋状由进口边向外延伸,对比三种不同粗糙度下泵体壁面的磨损特性,其最大磨损深度随着壁面粗糙度增大而增大,最大磨损深度随时间增加呈现很强的非线性,磨损率密度随时间增加急剧增大。(3)通过引入时间系数法来实现对实际时间周期内的磨损量预测。得到了随时间增加,磨损深度逐渐增加,边界区域内的流场也随之发生变化,流场的变化反过来又影响磨损强度的变化,相互耦合,表现为磨损深度随时间增长的强非线性关系。根据该模型的实际运行周期内的磨损量对不同时间系数的预测模型进行非线性修正,并对不同时间系数下的磨损深度修正系数进行拟合,建立了基于时间系数法的磨损量预测模型,由算例计算结果验证了预测模型的可靠性,为渣浆泵泵体的磨损寿命的预测提供了一个可行的方案,充实了渣浆泵的磨损预测理论。