近日，国家水泵及系统工程技术研究中心张德胜研究员团队在国际多相流领域权威期刊《International Journal of Multiphase Flow》发表题为“Numerical investigation of the hydraulic transport of coarse particles in a vertical pipe based on a fully-coupled numerical model”的研究论文(International Journal of Multiphase Flow, 2022: 104094)，全文链接https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2022.104094 ，中心赵睿杰副研究员为第一作者、张德胜研究员为通讯作者，江苏大学为论文第一单位。

管道固液两相流输运是水力机械典型的物料输送方式，具有流量大、成本低、操作方便和环境友好等优点。由于欧拉-拉格朗日模型可模拟每个颗粒的运动，能较好地实现颗粒-颗粒/壁面间碰撞模拟，适用于颗粒分布不均、碰撞频繁、颗粒形状各异和粒径分布较大的工况，在固液两相流模拟领域具有十分广泛的应用。然而，传统计算模型通常采用Saffman和Magnus升力模型，忽略了颗粒-湍流间复杂的相互作用，严重影响了固液两相流模拟的准确性。在此背景下，项目组在国家自然科学基金联合重点项目、江苏省杰出青年基金等项目资助下，基于欧拉-拉格朗日框架，开发了CFD和DEM求解器的耦合接口，该耦合接口考虑了所有流体-颗粒间作用力、动量传递机制、各转矩模型、随机游走模型和湍流调制的影响，植入了更适合固-液两相流模拟的Loth升力模型，考虑各种次要力和颗粒-湍流相互作用对水力输送的影响，分析了不同固液耦合机制及工况对颗粒分布、各相轴向速度和流体均方根速度的影响，阐明了粗颗粒在长直管内的运动规律，揭示了固液两相流间的复杂相互作用。利用此模型研究了离心泵内固液两相流运动规律及泵内磨损特性，研究成果提出了水力机械固液混输数值模拟新方法，为长距离粗颗粒混输系统优化设计提供了理论指导。

   （a）Loth升力                             （b）Saffman和Magnus升力

          不同升力模型下颗粒分布

不同升力模型下颗粒体积分数              不同次要力组合下颗粒体积分数

d_p = 0.5mm                 d_p = 1mm                     d_p = 2mm

(a) 叶轮前盖板

d_p = 0.5mm                  d_p = 1mm                    d_p = 2mm

(b) 叶轮后盖板

不同颗粒粒径下离心泵磨损形貌