節(jié)流油嘴是接在油氣井測試及開采工藝流程管線中用以控制和調(diào)節(jié)管道流量及井內(nèi)壓力的關(guān)鍵部件。流體經(jīng)油嘴節(jié)流口,流道截面積收縮,流線折轉(zhuǎn),流體在節(jié)流口處發(fā)生流體分離,局部漩渦回流能量消耗致使局部區(qū)域壓力下降,出現(xiàn)空化現(xiàn)象�？栈瘏^(qū)的潰滅會產(chǎn)生瞬時高頻沖擊高壓力持續(xù)作用于油嘴材料表面造成空蝕破壞,制約和影響著錐形節(jié)流油嘴的正常工作性能及其使用壽命。由于空化流動模擬計算中,計算結(jié)果的準(zhǔn)確性取決于計算模型的準(zhǔn)確性,本文首先對計算模型進行了驗證及修正,并與實驗數(shù)據(jù)對比,驗證其在空化流動模擬中的準(zhǔn)確性;然后采用驗證的計算模型及方法對錐形節(jié)流油嘴內(nèi)部的空化流動規(guī)律進行了研究,同時提出了空蝕損傷定量預(yù)測模型;最后在以上研究的基礎(chǔ)上,提出了錐形節(jié)流油嘴的改進方案。研究結(jié)果表明,采用RNG k-ε湍流模型、Schnerr-Sauer（SS）模型及增強壁面函數(shù)模型計算空化流動,模擬結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)具有較好的一致性,計算收斂速度較快且提供的流場信息更詳盡細(xì)致;采用修正的空化模型準(zhǔn)確模擬得到了錐形節(jié)流油嘴內(nèi)空化流場流動特性及壓力、速度、流線、空化區(qū)等詳細(xì)分布規(guī)律;基于壁面剪切力機理,提出了空蝕損傷定量預(yù)測模型并準(zhǔn)確定位... 

【文章來源】：中國石油大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１螺旋槳的空化破壞??Ｆｉｇ．?２．１?Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ｄａｍａｇｅ?ｏｆ?ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ??

在節(jié)流油嘴的使用過程中，空化現(xiàn)象是極具破壞性的常見問題之一。空化現(xiàn)??象對節(jié)流油嘴的破壞作用，其一是空化氣泡在近壁處的潰滅力量可使節(jié)流油嘴表??面材料剝離，產(chǎn)生空蝕破壞如圖２．２所示［４］。其二是空化現(xiàn)象的存在會降低節(jié)流油??嘴的效率及性能。??ＶＩ娜：??圖２．２閥芯的空蝕破壞??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ｄａｍａｇｅ?ｏｆ?ｖａｌｖｅ??２．１．２空化的相似參數(shù)??１９２４年，學(xué)者托馬斯提出一個重要的相似參數(shù)無量綱數(shù)來描述空化現(xiàn)象，??這個參數(shù)成為了水動力學(xué)和水力學(xué)中的重要的相似參數(shù)，即空化數(shù)，其形式為??Ｐｖ?（２．１）??丄?２??式中：怠表示未擾動參考截面流體靜壓；Ｉ表示未擾動參考截面速度；Ｐ表??示流體的密度；Ａ表示飽和蒸氣壓。??自從有了空化數(shù)，對空化現(xiàn)象就有了量化的描述，它可以描述液體的空化狀??態(tài)，可以對實驗現(xiàn)象進行比較。＾為空化剛產(chǎn)生或剛消失的臨界空化數(shù)，當(dāng)Ｏｆｆｃｒｉｔ??無空化水流；Ｆ〇ｃｌｉｔ空化剛剛發(fā)生或是剛剛消失，無效率損失但有噪聲輻射；當(dāng)??ｆＯｃｎｔ空化發(fā)展了，有強烈的噪聲和振動，但這時的效率下降并不十分顯著；當(dāng)??＾＜０＾空化充分發(fā)展了，甚至可能出現(xiàn)超空化現(xiàn)象，效率嚴(yán)重下降或迅速提髙［５］。??由公式２－１可以看出

水泵空化、雷頭空化等；按流動性質(zhì)可以分為物面空化、梢渦空化、尾流空化等；??根據(jù)空化基本形態(tài)的不同可以分為泡狀空化、片空化、云空化、超空化和渦空化，??如圖２．３所示為各種類型的空化形態(tài)［６］。??（ａ）泡空化?（ｂ）片空化??（ｃ）云空化?（ｄ）渦空化??ｎ?—ｍｍ??（ｅ）超空化??圖２．３空化類型分類示意圖??Ｆｉｇ．?２．３?Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ｔｙｐｅ?ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ??（ｉ）泡空化??如圖２．３?（ａ）所示，泡空化也稱為游離空化，表現(xiàn)為分離的空泡在水翼表面??隨時間向下游移動。泡空化是一種具有非定常特征的空化形態(tài)。??－５－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]基于Fluent自振空化噴嘴內(nèi)流場的數(shù)值模擬[J]. 陳林,雷玉勇,郭宗環(huán),王永韋.  機床與液壓. 2013(11)
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[7]兩種空化模型計算二維水翼空化流動研究[J]. 劉艷,趙鵬飛,王曉放.  大連理工大學(xué)學(xué)報. 2012(02)
[8]縮放型噴嘴產(chǎn)生的空化射流流場數(shù)值模擬[J]. 盧義玉,王曉川,康勇,陳宇龍.  中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2009(06)
[9]基于Fluent的錐形節(jié)流閥流場數(shù)值模擬[J]. 張曉東,李俊華.  石油礦場機械. 2009(09)
[10]幾種湍流模型及其在FLUENT中的應(yīng)用[J]. 任志安,郝點,謝紅杰.  化工裝備技術(shù). 2009(02)

博士論文
[1]空蝕發(fā)生過程中表面形貌作用機理研究[D]. 李永健.清華大學(xué) 2009

碩士論文
[1]煤液化減壓閥空蝕機理及數(shù)值預(yù)測方法研究[D]. 李偉正.浙江理工大學(xué) 2015
[2]煤液化高溫液控閥空蝕失效預(yù)測方法研究[D]. 鄭智劍.浙江理工大學(xué) 2011
[3]節(jié)流閥結(jié)構(gòu)研究與流場數(shù)值模擬分析[D]. 劉干.西南石油學(xué)院 2003



本文編號：3136321