輪轂軸承實(shí)驗(yàn)中泥漿管道沉積問題研究①

胡世鳴 翁澤宇 翁 聰 金曉航 周 旭 黃德杰

(*浙江工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 杭州 310014) (**浙江萬向精工有限公司 杭州 311202)

0 引 言

汽車輪轂軸承作為汽車底盤系統(tǒng)關(guān)鍵部件，起著承載及導(dǎo)向的雙重作用，對(duì)汽車的安全行駛具有重要影響。國內(nèi)外各整車廠和輪轂軸承生產(chǎn)商都非常重視輪轂軸承各項(xiàng)性能實(shí)驗(yàn)，而一些實(shí)驗(yàn)需要模擬汽車在泥水環(huán)境下的行駛情況。為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一致性，對(duì)所用的泥漿有著嚴(yán)格的配比(主要是指水與泥漿顆粒的配比)要求，由于對(duì)配制泥漿用的粉體顆粒有特別的指定，意味著對(duì)粉體顆粒的粒徑分布(即不同粒徑顆粒的占比)也有嚴(yán)格的要求。但是，對(duì)配制后投入實(shí)驗(yàn)的泥漿中不同粒徑顆粒的占比狀況，目前卻未受到關(guān)注。泥漿在實(shí)驗(yàn)機(jī)管道輸送過程中難以避免產(chǎn)生顆粒沉積現(xiàn)象，不僅會(huì)使實(shí)驗(yàn)過程中泥漿的配比偏離規(guī)定的要求，還會(huì)由于不同粒徑顆粒的沉積情況不同，導(dǎo)致泥漿中不同粒徑顆粒的占比偏離既定的期望，從而影響輪轂軸承泥水實(shí)驗(yàn)的有效性。

實(shí)驗(yàn)機(jī)泥漿管道沉積對(duì)泥漿的配比的影響，由于易于檢測發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外各整車廠和輪轂軸承生產(chǎn)商已經(jīng)充分地意識(shí)到；但對(duì)實(shí)驗(yàn)機(jī)泥漿管道沉積對(duì)泥漿中不同粒徑顆粒的占比的影響，尚缺乏考慮。在輪轂軸承泥水實(shí)驗(yàn)中，如何減小或控制這2種影響尚缺乏相關(guān)的研究(目前尚無公開的文獻(xiàn)報(bào)道)。對(duì)泥漿的配比的影響，業(yè)內(nèi)人士只能給出一些定性的建議；對(duì)泥漿中不同粒徑顆粒的占比的影響，完全是被忽視的。因此，展開輪轂軸承實(shí)驗(yàn)過程泥漿管道沉積問題研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

實(shí)驗(yàn)機(jī)管道泥漿沉積問題從本質(zhì)上來說屬于兩相流輸送問題，而數(shù)值模擬作為一種較成熟的研究手段已經(jīng)應(yīng)用于兩相流輸送所涉及的有關(guān)領(lǐng)域并取得了較多的成果[1，2]。從保證輪轂軸承泥水實(shí)驗(yàn)中泥漿的配比和泥漿中不同粒徑顆粒的占比的準(zhǔn)確性來看，泥漿顆粒沉積問題研究的重點(diǎn)是泥漿顆粒的沉積量，也包括不同粒徑泥漿顆粒的沉積量。國內(nèi)外關(guān)于管道沉積問題的研究主要在沉積位置[3-6]和沉積速度[7，8]等方面，現(xiàn)有研究尚未涉及管道沉積量的定量計(jì)算。且現(xiàn)有管道泥漿數(shù)值模擬的研究都是將固相當(dāng)作是單一粒徑的顆粒，這種近似無法對(duì)泥漿中不同粒徑顆粒的占比問題開展研究。

本文將管道泥漿顆粒-水兩相流輸送問題演變?yōu)楣艿蓝喾N粒徑顆粒-水的多相流輸送問題，采用歐拉-歐拉模型對(duì)泥漿管道輸送過程進(jìn)行數(shù)值模擬。并提出一種管道內(nèi)泥漿顆粒沉積量的計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同流量下管道內(nèi)泥漿顆粒沉積問題的研究。最后，通過泥漿沉積量實(shí)驗(yàn)實(shí)測，驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的正確性。

1 泥漿輸送系統(tǒng)與泥漿顆粒組成

1.1 泥漿輸送系統(tǒng)

圖1為輪轂軸承密封圈單體密封實(shí)驗(yàn)機(jī)的泥漿輸送系統(tǒng)簡圖，泥漿在離心泵的作用下從大泥漿池被吸入進(jìn)泥漿管Ⅰ，然后流經(jīng)進(jìn)泥漿管Ⅱ和鋼管段，通過多節(jié)管進(jìn)入小泥漿池，形成輪轂軸承密封圈實(shí)驗(yàn)所需的泥漿環(huán)境，然后泥漿經(jīng)過泥漿輸出管道流回大泥漿池。

圖1 實(shí)驗(yàn)機(jī)泥漿輸送系統(tǒng)

由于系統(tǒng)中泥漿輸出管管徑較大，且該段管道近似垂直布置，泥漿是從上往下回流到大泥漿池中，泥漿不易在出水管道中沉積；泥漿流經(jīng)離心泵的流場較為復(fù)雜，且泥漿在泵內(nèi)的流速相對(duì)較高，不易沉積。因此，討論輸送管道沉積問題時(shí)可以忽略泥漿輸出管的泥漿顆粒沉積問題，僅對(duì)泥漿輸入管道開展分析研究；對(duì)于離心泵，可以看成是泥漿輸送速度達(dá)到臨界沉積速度之上的細(xì)管道。圖2為泥漿輸入管道簡化后的3維模型。

圖2 泥漿輸入管道的3維模型

表1給出的是實(shí)驗(yàn)機(jī)泥漿輸送系統(tǒng)的各部分管路的內(nèi)徑大小，其中多節(jié)管段為非均勻內(nèi)徑管道，進(jìn)口處的內(nèi)徑為10 mm，出口處的內(nèi)徑為8 mm，長度為10 mm。

表1 泥漿輸送系統(tǒng)各部分管道的管徑大小

1.2 泥漿顆粒組成

本文所研究的輪轂軸承性能實(shí)驗(yàn)?zāi)酀{為亞利桑那粉-水兩相體系，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，其中水作為主相，密度為996 kG/m3，粘度為1×10-3Pa·s；固體顆粒為次相，固相密度為2 650 kG/m3。根據(jù)亞利桑那粉的顆粒粒徑分布特性，本文將亞利桑那粉顆粒(不同粒徑顆粒的占比依據(jù)粉體供應(yīng)商的檢測結(jié)果)簡化為9種不同粒徑的顆粒，9種粒徑的顆粒組成情況見表2， 9種粒徑的顆粒在泥漿中的占比分布如圖3。

表2 泥漿顆粒組成情況

圖3 9種粒徑顆粒在泥漿顆粒中的占比

2 數(shù)值模擬方法和沉積量計(jì)算方法

2.1 兩相流模型

泥漿管道輸送過程的數(shù)值模擬，通?？梢圆捎没跉W拉-歐拉方法的3種模型[9，10]，即Eulerian模型、混合模型和VOF模型。本文采用精度較高的Eulerian模型。

2.2 湍流模型

泥漿管道輸送過程中液固兩相均為湍流狀態(tài)且都處于均勻混合狀態(tài)，因此本文湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，其中湍流動(dòng)能k和耗散率ε可表示為

(1)

(2)

(3)

(4)

2.3 曳力模型

對(duì)管道內(nèi)液-固兩相流輸送問題，需要考慮連續(xù)相作用于顆粒上的曳力，計(jì)算采用Wen-Yu模型[12]，液-固兩相動(dòng)量交換系數(shù)Ksl可表示為

(5)

(6)

(7)

式中，ds為顆粒的直徑，vs與vl為固相和液相的流速，as與al為固相和液相的體積分?jǐn)?shù)，ρl為液相密度，μl為液相黏度。

2.4 沉積量計(jì)算方法

泥漿在管道中的沉積量可以認(rèn)為是某時(shí)間段內(nèi)流入管道的泥漿顆粒與流出管道的泥漿顆粒的質(zhì)量差。對(duì)泥漿輸送過程進(jìn)行數(shù)值模擬，監(jiān)測管道進(jìn)、出口顆粒的質(zhì)量流量，通過對(duì)質(zhì)量流量關(guān)于時(shí)間的積分，就可以得到在某段時(shí)間內(nèi)流入和流出管道的顆粒質(zhì)量，因此管道中泥漿的沉積量為

(8)

式中，m為管道內(nèi)顆粒的沉積量，t為泥漿在管道內(nèi)輸送達(dá)到非定常穩(wěn)定狀態(tài)所需的時(shí)間，QM為顆粒在管道進(jìn)口處顆粒的質(zhì)量流量，Qm為顆粒管道出口處顆粒的質(zhì)量流量。

當(dāng)管道中有多種顆粒時(shí)，需對(duì)管道進(jìn)出口每種顆粒的質(zhì)量流量進(jìn)行監(jiān)測，此時(shí)管道中泥漿的沉積量為

(9)

式中，n為管道內(nèi)顆粒種類數(shù)量，QMi為第i種顆粒在管道進(jìn)口處顆粒的質(zhì)量流量，Qmi為第i種顆粒在管道出口處顆粒的質(zhì)量流量。

3 管道輸送泥漿顆粒沉積問題數(shù)值模擬研究

本文將泥漿輸送系統(tǒng)進(jìn)、出口分別設(shè)置為速度入口、壓力出口，壁面為非滑移壁面。泥漿固-液兩相耦合迭代求解，采用SIMPLE算法，計(jì)算時(shí)監(jiān)控管道出口漿體質(zhì)量流量，趨于穩(wěn)定時(shí)認(rèn)為計(jì)算收斂。

3.1 泥漿顆粒濃度分布模擬及其顆粒沉積達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間

通過泥漿中水的體積分?jǐn)?shù)可以直觀地觀察泥漿顆粒在輸入管道內(nèi)的濃度分布情況，水的體積分?jǐn)?shù)越大，反映的是泥漿顆粒濃度越小。圖4為在泥漿流量588 ml/s下，泥漿顆粒沉積達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，實(shí)驗(yàn)機(jī)泥漿輸入管道液相體積分?jǐn)?shù)云圖。由圖4可以看出，細(xì)管道和多節(jié)管處水的體積分?jǐn)?shù)比較均勻，說明泥漿顆粒濃度比較均勻，這是因?yàn)檫@兩段管道管徑較小，在相同流量下流速相對(duì)較大，因此不易產(chǎn)生沉積。

圖4 穩(wěn)定狀態(tài)下泥漿液相體積分?jǐn)?shù)云圖

由圖4可見，泥漿輸入管道最易產(chǎn)生沉積的位置是進(jìn)泥漿管Ⅰ、進(jìn)泥漿管Ⅱ的彎曲部分和鋼管段。為了表示更清晰，圖5給出此3段管道局部的液相體積分?jǐn)?shù)云圖，圖5(a)、(b)和(c)分別對(duì)應(yīng)圖4進(jìn)泥漿管Ⅰ、進(jìn)泥漿管Ⅱ彎曲部分和鋼管段的局部。由圖5(a)可知，進(jìn)泥漿管Ⅰ上層泥漿顆粒濃度較小，底部泥漿顆粒濃度較大，從上層到底部，泥漿顆粒濃度呈現(xiàn)梯度變化，這是由于泥漿顆粒的密度比水大，在重力的作用下泥漿顆粒主要集中于管道底部。由圖5(b)可知，進(jìn)泥漿管Ⅱ前段彎曲部分在重力作用下泥漿顆粒濃度會(huì)有一定梯度變化，豎直段泥漿顆粒濃度比較均勻。由圖5(c)可知，鋼管段部分泥漿顆粒濃度有一定梯度變化，泥漿顆粒在管道底部略有集中。

為了研究泥漿顆粒沉積達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間，對(duì)實(shí)驗(yàn)機(jī)泥漿管道輸送過程進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，監(jiān)測管道進(jìn)、出口的不同粒徑顆粒的質(zhì)量流量，當(dāng)進(jìn)出口質(zhì)量流量之比為1時(shí)，泥漿輸送顆粒沉積達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，泥漿顆粒在管道中將不會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生沉積。

圖5 局部管道液相體積分?jǐn)?shù)云圖

圖6為在不同泥漿流量下，顆粒1至顆粒9等9種顆粒在實(shí)驗(yàn)機(jī)泥漿輸入管道進(jìn)出口質(zhì)量流量之比隨時(shí)間的變化曲線，總體上最小粒徑顆粒的曲線在最上面，較大粒徑顆粒的曲線依次往下排。

從圖6(a)可以看出，當(dāng)泥漿流量為213 ml/s時(shí)，顆粒1、顆粒2、顆粒3、顆粒4和顆粒5等5種小粒徑顆粒沉積更接近穩(wěn)定狀態(tài)；顆粒6、顆粒7、顆粒8和顆粒9等4種大粒徑顆粒沉積接近穩(wěn)定狀態(tài)的速度較快，且粒徑越大，顆粒沉積偏離穩(wěn)定狀態(tài)越大，但接近穩(wěn)定狀態(tài)的速度越快；不同粒徑顆粒沉積達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間接近一致，約為220 s。

從圖6(b)、(c)和(d)可以看出，粒徑越大，顆粒沉積偏離穩(wěn)定狀態(tài)越大，但接近穩(wěn)定狀態(tài)的速度越快；不同粒徑顆粒沉積達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間接近一致。泥漿流量分別為338 ml/s、464 ml/s和588 ml/s時(shí)，泥漿顆粒沉積達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間分別為208 s、192 s和175 s。

比較圖6(a)、(b)、(c)和(d)可知，隨著泥漿流量的增加，顆粒沉積達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間也相對(duì)縮短，但縮短的時(shí)間并不顯著。

圖6 4種泥漿流量下9種顆粒進(jìn)出口質(zhì)量流量之比隨時(shí)間的變化

3.2 流量對(duì)泥漿的配比和泥漿中不同粒徑顆粒占比的影響

監(jiān)測不同流量下泥漿顆粒沉積達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需時(shí)間內(nèi)管道進(jìn)、出口的質(zhì)量流量，可以計(jì)算出管道中泥漿顆粒沉積量，計(jì)算結(jié)果和擬合曲線如圖7所示。

從圖7可以看出，泥漿流量較低時(shí)，隨著流量增大，管道內(nèi)的泥漿顆粒沉積量總體呈減少趨勢；當(dāng)流量較大時(shí)，減小趨勢變緩。當(dāng)泥漿流量最低時(shí)，沉積量最大約為462 G。

對(duì)于某輪轂軸承密封圈單體密封實(shí)驗(yàn)機(jī)，泥漿總量約為32 L，在88 ml/s、213 ml/s、338 ml/s、464 ml/s、588 ml/s 5種流量下，泥漿沉積達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為8.7%、9.0%、9.5%、9.7%、9.8%。根據(jù)泥水實(shí)驗(yàn)規(guī)范的要求，泥漿顆粒在泥漿中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下限為9.5%，由圖7給出的擬合曲線可知，泥漿流量在大于338 ml/s時(shí)，泥漿管道沉積導(dǎo)致泥漿的配比變化不會(huì)超出實(shí)驗(yàn)規(guī)范的要求。因此，在該實(shí)驗(yàn)機(jī)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，為滿足既定的泥漿的配比要求，泥漿的流量需要大于338 ml/s。

圖7 管道內(nèi)泥漿流量與沉積量關(guān)系

圖8為不同粒徑顆粒在不同泥漿流量下的沉積量。從圖8可以看出，由于顆粒1、顆粒2、顆粒3、顆粒4的粒徑較小，在泥漿輸送系統(tǒng)管道中的沉積量很少，并且隨著管道中泥漿流量的增加，沉積量的變化不大。顆粒5在管道中已有一定的沉積，并且隨著泥漿流量的增加，沉積量逐漸減少。顆粒6、顆粒7、顆粒8、顆粒9在管道中沉積量較大，當(dāng)泥漿流量增加時(shí)，沉積量會(huì)減少，流量達(dá)到一定大小后，沉積量減少趨勢變緩?？傊?，大粒徑顆粒更易產(chǎn)生沉積，且受流量的影響較大，沉積量隨著流量增大而減小；小粒徑顆粒則不易產(chǎn)生沉積，且受流量影響較小。

圖8 不同粒徑顆粒在不同流量下的沉積量

受不同粒徑顆粒的沉積量不同的影響，在不同泥漿流量下，針對(duì)32 L的泥漿總量，由不同粒徑顆粒的沉積量可以計(jì)算出泥漿中的9種粒徑顆粒在不同流量下的占比情況。將同一流量下的9種粒徑顆粒的占比用折線連接，表示為圖9，對(duì)于小粒徑顆粒范圍(如顆粒1、顆粒2、顆粒3、顆粒4)，6條折線基本重合；在顆粒5處，6條折線不再重合，但很接近；在顆粒6、顆粒7、顆粒8、顆粒9四種粒徑范圍下，6條折線有較大的差距。

圖9中的6條折線中，占比處于最大的折線是發(fā)生沉積現(xiàn)象前(初始值)的9種粒徑顆粒的占比折線，占比由上往下第2條開始到最小位置的5條折線分別是泥漿流量為588 ml/s、464 ml/s、338 ml/s、213 ml/s、88 ml/s 5種流量下的9種粒徑顆粒的占比分布折線。

圖9 不同流量下9種粒徑顆粒的占比

對(duì)于小粒徑顆粒范圍(如顆粒1、顆粒2、顆粒3、顆粒4)，6條折線基本重合，說明在所研究的5種流量下，占比基本不降低，也即這幾種粒徑的顆粒幾乎不產(chǎn)生沉積；顆粒5位置6條折線不再重合，說明在所研究的5種流量下，占比較發(fā)生沉積現(xiàn)象前的占比略有下降，也即顆粒5產(chǎn)生沉積很小，且流量越大，占比下降越是微小，顆粒沉積幾乎可以忽略；顆粒6、顆粒7、顆粒8、顆粒9等4種粒徑范圍下，6條折線分離，不再重合，說明在所研究的5種流量下，占比下降明顯，且流量越小，占比下降越是明顯，顆粒沉積更為嚴(yán)重。

顯然，泥漿發(fā)生沉積，不僅會(huì)降低泥漿中顆粒的配比，還會(huì)改變泥漿中不同粒徑顆粒的占比。泥漿流量越小，沉積量越大，對(duì)粒徑占比影響越大。且流量對(duì)大粒徑顆粒占比的影響大，對(duì)于大粒徑顆粒，占比的初始值原來就比較低，發(fā)生沉積現(xiàn)象后，其占比的相對(duì)降低量就越大，即顆粒9的占比相對(duì)降低量在9種顆粒中是最大的。泥漿流量為88 ml/s、213 ml/s、338 ml/s、464 ml/s和588 ml/s 5種流量下，顆粒9的占比相對(duì)降低量分別為81.0%、56.1%、29.5%、13.6和7.9%。

所以，要控制泥漿顆粒沉積對(duì)泥漿中不同粒徑顆粒占比的影響，重點(diǎn)應(yīng)該控制最大粒徑顆粒(即顆粒9)的占比降低情況。有效的控制手段就是選擇較大的泥漿流量。對(duì)于本文所研究的實(shí)驗(yàn)機(jī)，其泥漿流量應(yīng)該大于464 ml/s(泥漿顆粒占比相對(duì)降低量的最大值約為13.6%)，若對(duì)泥漿顆粒占比有更高的要求(例如，占比相對(duì)降低量的最大值要控制在7.9%之內(nèi))，泥漿流就應(yīng)該大于588 ml/s。

因此，對(duì)于泥漿總量為32 L的實(shí)驗(yàn)機(jī)而言，泥漿流量調(diào)整到338 ml/s以上，僅可以滿足既定的泥漿的配比要求；如果進(jìn)一步還要滿足對(duì)泥漿中不同粒徑顆粒的占比要求，泥漿流量必須調(diào)整到464 ml/s(或更高)以上。由此可知，在一般情況下，滿足泥漿中不同粒徑顆粒的占比要求，比滿足泥漿的配比要求需要更高的泥漿流量。滿足了泥漿中不同粒徑顆粒的占比要求，一般就可以滿足泥漿的配比要求。

4 實(shí) 驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)在輪轂軸承密封圈單體密封性能實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，為剔除小泥漿池對(duì)泥漿沉積的影響，將多節(jié)管出水口與泥漿輸出管直接相接。

4.1 實(shí)驗(yàn)測量方法

為了驗(yàn)證管道內(nèi)泥漿輸送過程的數(shù)值模擬結(jié)果，需要測量實(shí)驗(yàn)機(jī)管道內(nèi)的泥漿流量及在該泥漿流量下的泥漿顆粒沉積量，忽略泥漿輸出管的影響，只對(duì)輸入管道進(jìn)行測量。

流量通過量筒和秒表測得，沉積量通過測量密度間接計(jì)算求得，泥漿顆粒沉積量Δm與泥漿密度的關(guān)系為

Δm=(ρ1-ρ2)V

(10)

式中，ρ1為產(chǎn)生沉積前的初始泥漿密度，ρ2為產(chǎn)生沉積后的泥漿密度，V為整個(gè)系統(tǒng)中泥漿的總體積。

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了得到管道內(nèi)泥漿流量與沉積量的關(guān)系，通過閥門調(diào)節(jié)管道內(nèi)的泥漿流量，流量在多節(jié)管出口處測得。初始泥漿密度取開機(jī)前大泥漿池內(nèi)泥漿密度，產(chǎn)生沉積后的泥漿密度取開機(jī)后多節(jié)管出口處的泥漿密度，然后通過式(10)對(duì)沉積量進(jìn)行計(jì)算。重復(fù)測量初始泥漿密度和產(chǎn)生沉積后泥漿密度，對(duì)88 ml/s、268 ml/s、464 ml/s、588 ml/s 4種流量各進(jìn)行10次測量。每次測量在第2 min開始，隔2 min取1次多節(jié)管出口處的泥漿并測其密度，共取4次，然后對(duì)10次測量數(shù)據(jù)取平均值。每種流量下多節(jié)管出口處泥漿密度測量的平均值見表3。

從表3可以看出，每種流量下第1次取出的泥漿密度較大，第2、3、4次取出的泥漿密度較小且相互之間差距不大，這說明在第4 min后，管道中泥漿沉積量已基本趨于穩(wěn)定，分別取1.0785 G/cm3、1.0821 G/cm3、1.0901 G/cm3、1.0909 G/cm3為88 ml/s、268 ml/s、464 ml/s、588 ml/s 4種流量下達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后多節(jié)管出口處的泥漿密度。經(jīng)過式(10)計(jì)算得出每種流量下泥漿顆粒沉積量分別為489 G、371.7 G、116.5 G、89.6 G，將由實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算得出的

表3 不同流量下泥漿密度測量的平均值

顆粒沉積量數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果擬合的曲線用圖10表示。

圖10 沉積量的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

從圖10中可以看出，除流量為268 ml/s的實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差略大外，其余實(shí)驗(yàn)結(jié)果接近于由數(shù)值模擬結(jié)果得到的擬合曲線，說明管道內(nèi)泥漿顆粒沉積量的數(shù)值模擬計(jì)算方法的可行性，模擬結(jié)果可信。

5 結(jié) 論

(1)采用歐拉-歐拉模型對(duì)由不同粒徑顆粒組成的泥漿進(jìn)行多相流問題數(shù)值模擬，可用于研究泥漿輸送管道內(nèi)泥漿沉積過程，并得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

(2)受重力的作用，泥漿顆粒主要集中于管道底部，在管道橫截面上，泥漿顆粒濃度呈梯度變化。不同粒徑的泥漿顆粒沉積達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間接近一致，會(huì)隨著泥漿流量的增大而縮短，但縮短的時(shí)間并不顯著。

(3)隨著流量增大，泥漿輸入管道內(nèi)的泥漿顆粒沉積量總體呈減少趨勢，當(dāng)流量較大時(shí)，減小趨勢變緩。大粒徑顆粒更易產(chǎn)生沉積，且受流量的影響較大；小粒徑顆粒則不易產(chǎn)生沉積，且受流量影響較小。

(4)輪轂軸承實(shí)驗(yàn)中泥漿管道沉積問題研究，可以針對(duì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果有效性的泥漿的配比和泥漿中不同粒徑顆粒的占比，以泥漿的流量控制為手段，給出定量控制策略。

通過泥漿顆粒沉積量的計(jì)算，求出泥漿顆粒在泥漿中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以獲得滿足泥漿的配比要求的泥漿流量。

通過不同粒徑顆粒的沉積量的計(jì)算，求出所關(guān)注的最大粒徑顆粒的占比相對(duì)降低量，可以獲得滿足泥漿中不同粒徑顆粒占比要求的泥漿流量。