氣液混輸泵在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應用,但隨著流體介質中含氣率的升高,混輸泵的性能和穩(wěn)定性常常受到極大地危害。本文以國家自然科學基金項目研究設計的“深海氣液混輸泵”為研究對象,對其內部流動狀態(tài)進行了數(shù)值分析,并針多級混輸泵的內部氣相分布及軸向力等運行中突出的問題,研究了葉輪開設平衡孔前后的混輸泵的性能變化情況,主要內容包括如下幾個部分:首先采用混合模型,在考慮一定的假設條件下對進口含氣率分別為10%、15%、20%、25%及30%共5種不同含氣率情況下的內部的定常流動進行了分析,發(fā)現(xiàn)隨著進口含氣率的增加,混輸泵的揚程和效率下降速度增加,且在不同進口含氣率條件下,轉輪葉片表面載荷隨著進口含氣率的增多,同級轉輪相同葉高處的葉片表面壓力不斷減小;氣相體積分數(shù)在各級轉輪流道進口附近及吸力面附近均有較大值;轉輪出口處液體主要表現(xiàn)為周向速度,擴壓器出口處的液相速度以軸向速度為主;對混輸泵的擴壓器進行了內部流動的湍動能分析,發(fā)現(xiàn)在導葉流道中心附近有通道渦產(chǎn)生,且隨含氣率的增大通道渦強度增大。其次,在上述研究基礎上,對混輸泵內部的非定常流動特性進行了研究,分析了不同進口含氣率時非定常計算的壓力脈動以及混... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1雙螺桿泵結構示意圖

泵的應用領域隨著各種大型工業(yè)及國民經(jīng)濟部門的不斷發(fā)展而迅速擴大，影響著人們生活的各個方面[1]。由于在工程實際中泵的工作介質往往并非單相流體，如石油開采運輸、污水處理曝氣池水加壓等工作中，泵的運行過程中常常會碰到氣液兩相流以及兩相流帶來的其他問題影響泵的穩(wěn)定運行，甚至減短泵的使用壽命[2]。因此近年來對氣液兩相流泵的研究逐漸得到油氣輸送、發(fā)酵、廢水處理和化工流程等領域的關注[3]。學者們積極提出并不斷修正兩相流動的模擬理論及試驗研究方法，從而使葉片泵內的氣液兩相流動理論及試驗研究課題方面也有了較快的發(fā)展[4-5]。我國在高含氣量的氣液兩相流泵方面的研究與國外多相流泵的研究成果相比還有很大差距[6]。國內相關行業(yè)所需的氣液兩相流泵主要依賴從國外進口，且大多為螺桿式或旋流式氣液混輸泵，不但造價高輸送氣體含量低，而且還有很多工程領域的氣液輸送條件難以滿足[7]。因此對高含氣量的氣液兩相流離心泵進行開發(fā)研究，成為克服國內氣液兩相流泵技術缺乏的一條重要途徑。目前基于離心泵較為完善的理論研究和運行技術的發(fā)展，對離心式的氣液混輸泵的相關研究也逐漸受到國內外學者的高度關注，隨著離心泵的應用和發(fā)展在泵的應用方面發(fā)展和成熟，對離心式氣液混輸泵國內各大研究所也分別在對該課題進行在積極開發(fā)研究。

流動模型的基本假設有以下幾點：）兩相間保持熱力學平衡）氣液兩相的速度各為不相等兩個常量。體模型：由于氣液兩相的動力學性質并不完全相同，因此各相在運動上存在均相模型忽略兩相間的相互作用，而分相模型對此有所考慮。但對于精確求題，以上模型略有不足。體模型采用的主要假設為：在一定范圍內流體內各相的運動都看成是統(tǒng)計連兩相分別使用三大守恒方程，再通過相界面耦合函數(shù)將方程組組合。兩流體果往往更加全面完整，但由于求解變量較多，因此其求解比較困難。粒動力學模型：在實際應用中認為連續(xù)場已知，該方法屬于一種單向耦合作群軌道模型：顆粒群軌道模型和單顆粒動力學模型類似，認為顆粒相與連續(xù)差，速度差等差別與彌散顆粒的擴散漂移無關。模型在實際應用中各有優(yōu)缺點，在模型的選擇時主要是根據(jù)計算對象的屬性行適當?shù)倪x擇。再有需要的情況下，針對變工況問題可以根據(jù)工況的變化實擇合適的計算模型，以實現(xiàn)對流場的準確的數(shù)值模擬。分相模型

【參考文獻】：
期刊論文
[1]葉輪平衡孔直徑對離心泵水力性能的影響[J]. 劉在倫,石福翔,王仁忠,張森,孫雨.  蘭州理工大學學報. 2016(06)
[2]核主泵前腔間隙對性能影響的數(shù)值計算[J]. 程效銳,包文瑞.  排灌機械工程學報. 2016(09)
[3]螺旋軸流泵的固液兩相流動數(shù)值模擬[J]. 朱榮生,林鵬,龍云,王振偉,習毅.  排灌機械工程學報. 2014(01)
[4]葉片式混輸泵氣液兩相非定常流動特性分析[J]. 余志毅,劉影.  農業(yè)機械學報. 2013(05)
[5]離心泵氣液混輸瞬態(tài)過渡過程水力特性研究[J]. 付強,袁壽其,朱榮生,王秀禮.  哈爾濱工程大學學報. 2012(11)
[6]離心泵內部空化特性的CFD模擬[J]. 王勇,劉厚林,袁壽其,談明高,王凱.  排灌機械工程學報. 2011(02)
[7]雙葉片泵內壓力脈動的數(shù)值模擬[J]. 朱榮生,胡自強,付強.  農業(yè)工程學報. 2010(06)
[8]離心泵流量突增過程瞬態(tài)流動研究[J]. 武鵬,吳大轉,李志峰,王樂勤.  工程熱物理學報. 2010(03)
[9]葉片泵內氣液兩相流的三維流動數(shù)值模型[J]. 余志毅,曹樹良,王國玉.  北京理工大學學報. 2007(12)
[10]小流量高揚程離心旋渦泵氣液混輸揚程的分析[J]. 金玉珍,謝鵬,胡旭東.  浙江理工大學學報. 2007(04)

碩士論文
[1]氣液兩相介質下液力透平基本方程和換算關系曲線的研究[D]. 夏書強.蘭州理工大學 2013
[2]氣液兩相流泵含氣量對泵性能的影響研究[D]. 王冕.武漢工程大學 2013



本文編號：3600952