本文關(guān)鍵詞：混合式油氣混輸泵性能的數(shù)值分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為油氣混輸?shù)暮诵脑O(shè)備,研究開發(fā)含氣率適應(yīng)范圍大,可靠性高,性能良好的油氣混輸泵已成為現(xiàn)在研究的趨勢。本文在本課題組自主研發(fā)設(shè)計的YQH-100型油氣混輸泵的基礎(chǔ)上,用混流式葉輪替換軸流式油氣混輸泵末級葉輪形成一種混合式油氣混輸泵,以此探討混流式葉輪對YQH-100型油氣混輸泵揚(yáng)程和效率的影響以及比較此種方法的優(yōu)劣。根據(jù)設(shè)計參數(shù)進(jìn)行水力設(shè)計,設(shè)計出葉輪外徑分別為212mm,222mm和232mm的三個混流式葉輪方案,并設(shè)計出相應(yīng)的空間導(dǎo)葉和螺旋形壓出室與其匹配。以最終得到的混合式油氣混輸泵為研究對象,對該泵求解域進(jìn)行整機(jī)三維建模,并采用Mixture模型,選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型,速度壓力耦合計算采用SIMPLEC算法對該泵進(jìn)行全流場的數(shù)值模擬計算,探討混合式油氣混輸泵的性能變化。本文主要的研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)在體積含氣率為0,10%,30%,50%,70%時,對三種方案下的混合式油氣混輸泵進(jìn)行全流場數(shù)值模擬計算。分析發(fā)現(xiàn),從方案一到方案三隨著末級混流式葉輪外徑的依次增大,混合式油氣混輸泵的揚(yáng)程和效率都得到明顯的提高。對比三個方案發(fā)現(xiàn),隨著含氣率的升高,方案一混合式油氣混輸泵的揚(yáng)程和效率下降幅度較小;方案二混合式油氣混輸泵的揚(yáng)程在含氣率為0.3時下降較大,而且效率的減小也很明顯;方案三混合式油氣混輸泵的揚(yáng)程和效率的下降幅度最大,揚(yáng)程下降的最大差值為5%,效率下降的最大差值為3.6%。(2)對三個方案流道內(nèi)部的氣相、壓力、湍動能分布進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),混合式油氣混輸泵末級混流式葉輪葉片工作面和背面的壓力分布都是從葉片的進(jìn)口邊到出口邊不斷增大,壓力梯度明顯,并且隨著含氣率的升高,葉片工作面和背面的壓力梯度都減小。在不同的含氣率下,混合式油氣混輸泵末級混流式葉輪內(nèi)的氣相分布基本上較均勻,但含氣率為70%時,在混流式葉輪的出口處容易出現(xiàn)氣液分離的現(xiàn)象。混合式油氣混輸泵末級混流式葉輪內(nèi)湍動能的分布不隨含氣率的增大而發(fā)生變化,都是在葉片的進(jìn)口邊出現(xiàn)最大湍動能,但隨著混流式葉輪外徑的增大,湍動能的分布趨于不均勻。(3)以混流式葉輪直徑為212mm的混合式油氣混輸泵為研究對象,通過對比混合式油氣混輸泵與原型泵二級軸流式葉輪內(nèi)部流動特性,發(fā)現(xiàn)混合式油氣混輸泵葉輪內(nèi)部的流動更加通暢,葉片表面的流速分布更加均勻。在高含氣率時原型泵葉輪葉片背面出現(xiàn)明顯的漩渦,而混合式油氣混輸泵葉輪葉片背面并無回流現(xiàn)象。(4)為研究混流式葉輪內(nèi)部流動情況,分析混流式葉輪流道中間流面上的流速分布得出,在同一流量下,隨著含氣率升高,混流式葉輪中間流面上出現(xiàn)的漩渦不斷增多。在同一含氣率下,對比流道不同斷面上的流速分布發(fā)現(xiàn),靠近混流式葉輪進(jìn)口邊處過流斷面上,流動更加紊亂,漩渦區(qū)域更加明顯。隨著含氣率的增加,混流式葉輪流道同一過流斷面上的漩渦區(qū)域明顯減少,不同流量下隨著含氣率的增加,混流式葉輪同一過流斷面上的漩渦區(qū)域明顯減少。
【關(guān)鍵詞】：混合式油氣混輸泵 軸流式葉輪 混流式葉輪 氣液兩相流 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE974
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 油氣混輸泵概述及其研究意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述11-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀綜述11-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀綜述12-13
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容13-14
• 1.3.1 問題的提出13-14
• 1.3.2 本文研究目標(biāo)14
• 1.3.3 本文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點14
• 1.4 本章小結(jié)14-16
• 第二章 混合式油氣混輸泵的設(shè)計及優(yōu)化16-23
• 2.1 混流式葉輪的設(shè)計及優(yōu)化16-17
• 2.1.1 設(shè)計參數(shù)16
• 2.1.2 設(shè)計的方法16-17
• 2.1.3 葉片繪型17
• 2.2 空間導(dǎo)葉的設(shè)計17-19
• 2.2.1 設(shè)計參數(shù)17-18
• 2.2.2 葉片繪型的方法18-19
• 2.3 壓出室的設(shè)計及優(yōu)化19-22
• 2.3.1 設(shè)計參數(shù)19
• 2.3.2 壓出室繪型步驟19-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 三維模型的建立與網(wǎng)格的劃分23-32
• 3.1 建立模型23-26
• 3.1.1 計算區(qū)域模型的建立23-26
• 3.1.2 建模中需要注意的問題26
• 3.2 網(wǎng)格劃分26-31
• 3.2.1 網(wǎng)格生成技術(shù)26-28
• 3.2.2 網(wǎng)格生成軟件ICEM-CFD28-30
• 3.2.3 網(wǎng)格生成過程30-31
• 3.3 本章小結(jié)31-32
• 第四章 數(shù)值模擬及氣液兩相流理論基礎(chǔ)32-39
• 4.1 數(shù)值模擬的方法32
• 4.2 流動的基本控制方程32-35
• 4.2.1 慣性坐標(biāo)系中的控制方程32-33
• 4.2.2 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的控制方程33-35
• 4.3 多相流模型35-36
• 4.3.1 VOF模型35
• 4.3.2 混合模型35-36
• 4.3.3 歐拉模型36
• 4.4 湍流模型36-37
• 4.5 數(shù)值計算參數(shù)設(shè)置37-38
• 4.6 本章小結(jié)38-39
• 第五章 混流式不同葉輪外徑時混合式油氣混輸泵數(shù)值計算結(jié)果分析對比39-52
• 5.1 混流式葉輪外徑變化對油氣混輸泵外特性的影響39-40
• 5.2 性能預(yù)測及結(jié)果分析40-41
• 5.3 不同外徑混流式葉輪的葉片壓力分布41-46
• 5.3.1 不同外徑混流式葉輪葉片工作面的壓力分布41-44
• 5.3.2 不同外徑混流式葉輪葉片背面的壓力分布44-46
• 5.4 不同外徑混流式葉輪內(nèi)的氣相分布46-48
• 5.5 不同外徑混流式葉輪內(nèi)的湍動能分布48-50
• 5.6 本章小結(jié)50-52
• 第六章 混合式油氣混輸泵末級混流式葉輪內(nèi)部流動分析52-60
• 6.1 二級軸流式葉輪內(nèi)部流動的對比分析52-53
• 6.2 變工況下混流式葉輪內(nèi)渦量分析53-55
• 6.3 變工況下混流式葉輪內(nèi)流速分析55-58
• 6.4 本章小結(jié)58-60
• 結(jié)論與展望60-62
• 1、主要內(nèi)容和結(jié)論60-61
• 2、不足和展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-67
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄67

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  本文關(guān)鍵詞：混合式油氣混輸泵性能的數(shù)值分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：297042