發(fā)布時間：2023-02-26 22:01

　　螺旋軸流式多相泵是用于油田多相混輸生產(chǎn)的一項新技術(shù),針對該泵的研究開發(fā)現(xiàn)在已經(jīng)成為一大熱點。本文首先回顧了泵的水力設(shè)計、葉片設(shè)計理論及泵內(nèi)流場數(shù)值計算的研究現(xiàn)狀,明確了多相泵研究中亟待解決的幾個問題:缺乏足夠的理論基礎(chǔ),設(shè)計方法急需改進等。 本文采取的技術(shù)路線是理論、設(shè)計、實驗及數(shù)值計算相結(jié)合,即首先研究泵的工作理論與混輸機理,繼而以理論為基礎(chǔ)指導(dǎo)設(shè)計,給出一種設(shè)計方法,然后以實驗與數(shù)值計算對工作理論與設(shè)計方法進行檢驗與修正。 具體內(nèi)容包括:⑴較系統(tǒng)地進行了多相混輸泵增壓單元工作理論與混輸機理的研究,分析了混輸泵的外特性,首次建立了泵特性參數(shù)、混輸能力與結(jié)構(gòu)參數(shù)、運行參數(shù)和混合液參數(shù)的關(guān)系,并導(dǎo)出了相關(guān)式,為今后方便正確的設(shè)計多相泵增壓單元提供理論依據(jù);⑵在理論研究的基礎(chǔ)上,初步形成了混輸泵增壓單元結(jié)構(gòu)參數(shù)的一種新的設(shè)計方法,用以指導(dǎo)泵的子午面設(shè)計;⑶基于上述理論,針對均勻流模型,采用準(zhǔn)三維反問題的研究思路,以速度矩作為控制參數(shù),導(dǎo)出了混輸泵葉型的速度梯度方程,并給出了增壓單元葉片型狀的反問題設(shè)計方法;針對雙流體模型,采用準(zhǔn)三維正問題的研究思路,分別推導(dǎo)出氣相與液相在混輸泵中的運動方程...

【文章頁數(shù)】：174 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
論文創(chuàng)新點摘要
主要符號表
第1章 緒論
    1.1 概述
    1.2 混輸泵增壓單元的工作理論
    1.3 軸流泵葉、導(dǎo)輪的水力設(shè)計
    1.4 葉片設(shè)計理論分類
        1.4.1 一維葉片設(shè)計理論
        1.4.2 基于兩類流面的準(zhǔn)三維反問題計算
        1.4.3 基于渦面的全三維葉片設(shè)計理論
        1.4.4 葉輪與葉片的優(yōu)化設(shè)計方法
    1.5 泵內(nèi)流場的數(shù)值計算
    1.6 研究現(xiàn)狀的總結(jié)與問題的提出
    1.7 本文研究的主要工作
第2章 混輸泵增壓單元的工作理論
    2.1 理論基礎(chǔ)
        2.1.1 圓柱層無關(guān)性假設(shè)
        2.1.2 葉柵理論
        2.1.3 速度三角形分析
        2.1.4 速度環(huán)量與軸向速度的分布
    2.2 混輸泵特性參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系
        2.2.1 基本假設(shè)
        2.2.2 流量分析
        2.2.3 揚程分析
        2.2.4 相態(tài)分離和氣泡穩(wěn)定
        2.2.5 效率分析
    2.3 本章小結(jié)
第3章 混輸泵增壓單元基本外形尺寸的確定
    3.1 葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇
    3.2 導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇
    3.3 本章小結(jié)
第4章 混輸泵葉輪的準(zhǔn)三維正反問題計算
    4.1 問題的簡化
    4.2 基于兩類相對流面的通用理論
    4.3 利用準(zhǔn)三維方法求解混輸泵葉輪的反問題
        4.3.1 葉片設(shè)計問題的提出
        4.3.2 平均 S_2m流面上葉輪反問題的速度梯度方程
        4.3.3 選擇合適的速度矩分布
        4.3.4 利用準(zhǔn)三維進行反問題的求解計算
    4.4 利用準(zhǔn)三維方法求解混輸泵葉輪的正問題
        4.4.1 葉輪中液體的 S₂流面準(zhǔn)三維正問題
        4.4.2 葉輪中液體的 S₁流面準(zhǔn)三維正問題
        4.4.3 葉輪中氣體的準(zhǔn)三維正問題
        4.4.4 利用準(zhǔn)三維進行混輸泵正問題的計算
    4.5 混輸泵葉輪反問題計算實例
        4.5.1 葉輪反問題的計算結(jié)果分析
        4.5.2 反問題計算應(yīng)注意的問題
    4.6 混輸泵葉輪正問題計算實例
        4.6.1 葉輪 S_2m流面的計算結(jié)果分析
        4.6.2 葉輪 S₁流面的計算結(jié)果分析
    4.7 本章小結(jié)
第5章 混輸泵導(dǎo)輪的準(zhǔn)三維正反問題計算
    5.1 利用準(zhǔn)三維方法求解混輸泵導(dǎo)輪的反問題
        5.1.1 平均S_2m流面上導(dǎo)輪反問題的速度梯度方程
        5.1.2 選擇合適的速度矩分布
    5.2 利用準(zhǔn)三維方法求解混輸泵導(dǎo)輪的正問題
        5.2.1 導(dǎo)輪中液體的 S_2m流面準(zhǔn)三維正問題
        5.2.2 導(dǎo)輪中液體的 S₁流面準(zhǔn)三維正問題
        5.2.3 導(dǎo)輪中氣體的準(zhǔn)三維正問題
    5.3 混輸泵導(dǎo)輪反問題計算實例
    5.4 本章小結(jié)
第6章 利用遺傳算法進行葉柵的優(yōu)化設(shè)計
    6.1 葉柵的優(yōu)化設(shè)計與遺傳算法
    6.2 遺傳算法的基本結(jié)構(gòu)
        6.2.1 遺傳算法的一般流程和基本步驟
        6.2.2 遺傳算法的基本特點
    6.3 基于遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化
    6.4 基于遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化在葉輪設(shè)計中的應(yīng)用
        6.4.1 葉片形狀的參數(shù)化技術(shù)
        6.4.2 流動分析方法的合理選擇
        6.4.3 應(yīng)用遺傳算法對葉輪優(yōu)化設(shè)計的具體步驟
        6.4.4 葉片型線的評估準(zhǔn)則
    6.5 葉輪葉片型線的優(yōu)化結(jié)果與分析
        6.5.1 優(yōu)化過程的分析
        6.5.2 優(yōu)化結(jié)果之間的對比分析
        6.5.3 優(yōu)化結(jié)果與初始葉型的對比分析
    6.6 本章小結(jié)
第7章 混輸泵增壓單元的數(shù)值計算
    7.1 數(shù)值計算的優(yōu)點與局限性
    7.2 葉柵內(nèi)流場的特征
    7.3 FLUENT 簡介
        7.3.1 通用多相流模型
        7.3.2 可動區(qū)域中流動問題的建模
    7.4 FLUENT 的具體計算
        7.4.1 理論分析模型
        7.4.2 多相混輸泵及其實驗
        7.4.3 數(shù)值建模與網(wǎng)格劃分
        7.4.4 控制方程與邊界條件
        7.4.5 數(shù)值計算結(jié)果與分析
    7.5 混輸泵的外特性研究
        7.5.1 輸送純水時的外特性
        7.5.2 混輸時的外特性
        7.5.3 混輸泵的總體評價
    7.6 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    結(jié)論
    展望
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
作者簡介



本文編號：3750967