本文關(guān)鍵詞：提高油氣混輸泵氣液均勻混合的方法及研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在能源越來(lái)越急需的時(shí)代,為了使油田壽命得以延長(zhǎng)并提高采油率,多相混輸技術(shù)越來(lái)越顯示其重要性和必要性。油氣混輸泵屬于軸流式葉片機(jī)械,是一種低效率的水力機(jī)械,是因?yàn)殡S著含氣率的增大氣液兩相會(huì)發(fā)生分離,形成氣堵現(xiàn)象,阻礙流體流動(dòng)。如果能將相態(tài)分離所產(chǎn)生的滯留氣團(tuán)通過(guò)排放或粉碎等方式排出泵體,則泵的性能將會(huì)得以改善,因此可以在結(jié)構(gòu)上采取一些措施,改善泵在輸送多相介質(zhì)時(shí)的性能。本文就從這一點(diǎn)出發(fā),以自主研發(fā)的YQH-100油氣混輸泵作為研究對(duì)象,采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法進(jìn)行研究分析,研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:1.在動(dòng)葉葉片上添加不同尺寸的附屬結(jié)構(gòu)“輔翼”,進(jìn)行計(jì)算分析。首先在動(dòng)葉片上添加尺寸為從葉片頭部延伸到尾部的全“輔翼”,有三種方案:方案一(PW)在葉片背面添加輔翼(Pressure side Wing);方案二(SW)在葉片工作面添加“輔翼”(Suction side Wing);方案三(DW)在葉片兩面均加“輔翼”(Double side Wing)。在五種含氣率(0,10%,30%,50%,80%)下,通過(guò)模擬計(jì)算,分析三種方案下油氣混輸泵的性能,然后選取方案較優(yōu)的一種結(jié)構(gòu),改變“輔翼”的尺寸,改為從葉片中間延伸到葉片尾部的半“輔翼”(Half-suction side Wing)即方案HSW,同樣進(jìn)行五種工況下的數(shù)值模擬,又進(jìn)行了純水狀態(tài)下變流量的計(jì)算。2.方案一PW、方案二SW、方案三DW中,由于在動(dòng)葉葉片上增加了附屬結(jié)構(gòu),水力損失增大,使得油氣混輸泵的揚(yáng)程和效率均降低,在葉片背面添加輔翼的方案降低值相對(duì)較小,從氣液混合現(xiàn)象來(lái)看,添加輔翼可以有效的促進(jìn)氣液混合,氣液混合更均勻。方案HSW,在純水工況下,揚(yáng)程和效率均高于原模型;含氣率變化時(shí),揚(yáng)程和效率均有所提高,壓力分布更均勻,相比原模型,氣液混合效果更佳,而且在高含氣率下效果更明顯,同時(shí)葉輪的增壓能力增。從外特性和內(nèi)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)兩方面來(lái)看,HSW方案達(dá)到預(yù)期效果,且最為可行。3.在動(dòng)葉片上氣體聚集處開(kāi)若干小孔,通過(guò)葉片工作面和葉片背面所形成的壓差來(lái)形成流體的貫穿,打碎氣囊。打孔的位置在葉片中間靠近葉片出口的某段位置上,且靠近輪轂處,因?yàn)樵撎幨菤馀葑钊菀追e聚的區(qū)域。開(kāi)孔個(gè)數(shù)分別為2個(gè)和4個(gè),記為“2K、4K”,孔的直徑大小取為3mm,分別在含氣率為0,10%,30%,50%,80%五種工況下進(jìn)行數(shù)值模擬,并且跟葉片上不開(kāi)孔的原模型“OM”的情況下比較分析。在高含氣率工況下,方案2K和方案4K均使油氣混輸泵的揚(yáng)程和效率都比不開(kāi)孔的情況下有所提高;在葉輪輪轂處靠近葉片出口形成的氣團(tuán)現(xiàn)象有所改善,氣體聚集區(qū)域減小,氣液分布均勻,使得氣液混合能力提高,而且葉片開(kāi)孔后,葉輪的增壓能力也比原型的增壓能力強(qiáng)。
【關(guān)鍵詞】：油氣混輸泵 葉輪 含氣率 氣液混合 氣團(tuán)
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TE974
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 油氣混輸泵概述及研究意義11-12
• 1.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.5 小結(jié)15-16
• 第二章 數(shù)值模擬理論和計(jì)算過(guò)程16-31
• 2.1 氣液兩相流理論16-17
• 2.1.1 相和兩相流理論16
• 2.1.2 氣液兩相流16-17
• 2.2 氣液兩相基本參數(shù)介紹17-18
• 2.2.1 氣相介質(zhì)含量17
• 2.2.2 滑速比17-18
• 2.2.3 兩相介質(zhì)密度18
• 2.3 兩相流的基本控制方程18-19
• 2.3.1 連續(xù)性方程18
• 2.3.2 動(dòng)量守恒方程18-19
• 2.4 兩相流模型選擇19-22
• 2.4.1 多相流模型簡(jiǎn)介19-20
• 2.4.2 湍流模型20-22
• 2.5 計(jì)算域模型的建立22-24
• 2.6 網(wǎng)格劃分24-28
• 2.6.1 網(wǎng)格生成軟件24-25
• 2.6.2 網(wǎng)格生成方法25-26
• 2.6.3 網(wǎng)格劃分過(guò)程26-28
• 2.6.4 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證28
• 2.7 近壁區(qū)域的處理28-29
• 2.8 數(shù)值模擬參數(shù)設(shè)置29
• 2.9 本章小結(jié)29-31
• 第三章 采用輔翼的油氣混輸泵的性能分析31-49
• 3.1 動(dòng)葉片添加全“輔翼”方案下油氣混輸泵的數(shù)值模擬31-40
• 3.1.1 不同方案下油氣混輸泵外特性的分析31-33
• 3.1.2 動(dòng)葉葉片表面壓力分析33-36
• 3.1.3 速度分析36-38
• 3.1.4 不同方案下氣相變化38-40
• 3.2 在動(dòng)葉片背面中部至出口處添加“輔翼”的流場(chǎng)模擬分析40-46
• 3.2.1 油氣混輸泵的外特性分析40-43
• 3.2.2 動(dòng)葉葉片表面壓力分析43-45
• 3.2.3 氣相分布45-46
• 3.3 葉輪的增壓對(duì)比46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第四章 葉片開(kāi)孔在高含氣率下對(duì)氣液混合的影響49-58
• 4.1 油氣混輸泵的外特性分析49-50
• 4.2 動(dòng)葉葉片表面壓力分析50-53
• 4.3 速度分析53-54
• 4.4 氣相分布分析54-56
• 4.5 葉輪增壓對(duì)比56-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 第五章 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 結(jié)論58-59
• 5.2 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 致謝65-66
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄66

【相似文獻(xiàn)】

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1 金鋒,張建軍,孫湘蘭,王p，

本文編號(hào)：254239