沖蝕磨損一般是指流體或固體顆粒以一定的速度和角度對物體表面進行沖擊，發生材料損耗的一種現象或過程，其廣泛存在于機械、冶金、能源、水利、建材、運輸、航空航天及軍工等許多工業部門，成為引起設備失效或材料破壞的一個重要原因。根據有關資料統計：飛機發動機在多塵埃地區的飛行，其壽命可降低至正常壽命的1/10；在所有發生事故的鍋爐管道中約有1/3是由于沖蝕磨損造成的；泥漿泵、雜質泵的過流部件損壞約有50%以上是由沖蝕磨損引起的^[1]。

工程機械內部過流部件的沖蝕磨損又是現在工業生產中常見的一種磨損形式，它所造成的工程危害和經濟損失越來越引起人們的關注，按英國T.S.Eyer的估計，它約占工業生產中經常出現的磨損破壞總數的8%^[2]。尤其對工作于固液兩相流工況下的水力機械而言，沖蝕磨損是機械材料損失的主要形式。特別在我國水力資源十分豐富，水能利用在我國能源規劃中起著舉足輕重的戰略地位。但是我國的河流含沙量大，泥沙對機械部件的沖蝕磨損已成為困擾我國水電部門的一大難題。黃河的年平均過沙量大約為20kg/m³，近年來由于上游植被的砍伐長江的含沙量也在逐步增加，這些水域上的機械設施都存在或將面臨嚴重的沖蝕磨損問題，所以研究工程機械內部過流部件的沖蝕磨損就顯得尤為重要和具有實際意義。

選取水泵為研究對象，泵的幾何模型如圖3-1所示，入口管徑為0.2m，出口管徑為0.16m，將該水泵分為3部分，入口部分、轉動部分、導流出口部分，其中轉動部分有3片轉動葉片，導流出口部分有4片。研究其不同工況下泵的沖蝕情況，泵的幾種工況的參數如表3-1所示。

對水泵進行網格的劃分，分三部分（入口、轉動、出口）采用四面體混合網格利用Octree方法分塊劃分，其中轉動部分、出口部分的網格劃分得較密，入口壁面劃分了邊界層，水泵的網格單元總數大約為230萬，圖5-1-1為所劃分的網格，圖中靠右為紅色區域內的放大圖，轉子的局部網格情況。

入口設置為速度入口，出口設置為壓力出口，其余壁面設置增添了DPM項，對顆粒碰撞壁面的反彈規律和顆粒沖蝕模型參數進行了設置。入口區域和轉動區域、轉動區域和出口區域的公共面設置為interface，通過面積分進行數據的傳遞，對轉動區域設置為轉動坐標系，相應的轉動部分，如葉片等壁面設置為轉動壁面，其余壁面為絕對靜止壁面。

采用SIMPLE算法對該問題進行求解，壓力、動量、湍動能、湍流擴散率均采用二階離散格式，采用二階格式，有助于提高計算的精度和穩定性。判斷收斂的標準連續性、速度、湍動能、湍流擴散率均設置為0.001，并檢測出口的質量流量和壓力，以便更好的判斷問題是否收斂。

轉子轉速和流體沙粒的入口流速對泵最大沖蝕量的影響很大，在所給工況條件下，轉速和入口流速越大，泵的最大沖蝕量越大。含沙量、顆粒粒徑、顆粒密度的增加也會增大最大沖蝕量，其中顆粒的粒徑對沖蝕量的影響較大，但效果都沒有轉子轉速和流速的作用明顯。需要說明的是數值模擬得出的最大沖蝕量的位置有一定的隨機性，其大小也在一定的范圍內振動，所以不能精確定量的反應出泵內真實的沖蝕量，此處僅用作定性分析。