為探究含氣率對多相混輸泵內(nèi)氣液兩相分布規(guī)律的影響,基于標(biāo)準的k-ε湍流模型和時均N-S方程,對不同含氣率下混輸泵內(nèi)的流態(tài)進行數(shù)值計算,分析混輸泵內(nèi)不同位置處的氣液兩相分布規(guī)律。結(jié)果表明:不同增壓單元葉輪進口截面到出口截面的氣相體積分數(shù)從輪轂至輪緣逐漸變小,同時葉輪靠近輪轂處、輪轂至輪緣中間位置處以及輪緣處的最大氣體體積分數(shù)位置將隨著含氣率的增加而增加。另外在離心力的作用下混輸泵葉輪內(nèi)越靠近輪緣液相越集中,越靠近輪轂氣相越集中。此研究結(jié)果為提高多相混輸泵的混輸性能和運行效率提供了參考。 

【文章來源】：船舶工程. 2020,42(08)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

三級軸流式油氣混輸泵全流道三維模型

在進行CFD計算之前，需要將空間上連續(xù)的計算域進行劃分，進而確定節(jié)點，即網(wǎng)格劃分，而ICEM作為一種專業(yè)的CAE前處理軟件而在葉輪機械中得到了廣泛的應(yīng)用，因此利用ICEM進行網(wǎng)格劃分，進而保證網(wǎng)格質(zhì)量。本次網(wǎng)格劃分中，對增壓單元采用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，對吸入室及壓出室則采用適應(yīng)性較強的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。在葉片表面采用O型網(wǎng)格進行加密，控制葉片表面y+值，降低網(wǎng)格對流動計算的影響，提高求解精確性，使用標(biāo)準壁面函數(shù)進行近壁面處理。另外根據(jù)流體流動情況，對局部位置進行加密，進而精準捕捉流態(tài)。經(jīng)過網(wǎng)格無關(guān)性驗證之后，最終網(wǎng)格數(shù)確定在400萬左右，最終選取的計算網(wǎng)格葉片表面y+值分布在1～80之間。其增壓單元網(wǎng)格見圖2。2.5 邊界條件設(shè)置

圖3為設(shè)計工況不同含氣率GVF下0.05倍葉高（輪轂）處泵內(nèi)的氣相體積分布云圖。由圖3可看出，隨著含氣率的增加，葉輪內(nèi)的最大氣體體積分數(shù)和最大氣體體積分數(shù)區(qū)域逐漸增加，且該區(qū)域主要集中在首級葉輪出口和首級導(dǎo)葉進口之間的區(qū)域，同時隨著含氣率的增加該區(qū)域逐漸向次級和末級相應(yīng)區(qū)域移動。另外還可以看出隨著含氣率的增加葉輪內(nèi)的氣相體積分布的均勻性發(fā)生了較大的改變，且在含氣率等于0.15時其均勻性最差。由此可見含氣率對混輸泵葉輪內(nèi)的氣相體積分布規(guī)律有較大影響，且影響較大的區(qū)域主要集中在葉輪出口到導(dǎo)葉進口區(qū)域。圖4為設(shè)計工況不同含氣率下0.5倍葉高處泵內(nèi)的氣相體積分布云圖。由圖4可看出，隨著含氣率的增加，葉輪內(nèi)的最大氣體體積分數(shù)區(qū)域也逐漸增加，但與輪轂處不同的是，在0.5倍葉高處隨著含氣率的增加最大氣體體積分數(shù)區(qū)域主要集中在導(dǎo)葉內(nèi)，且隨著含氣率的增加，導(dǎo)葉內(nèi)的最大氣體體積分數(shù)的區(qū)域從導(dǎo)葉葉片的吸力面逐漸向?qū)~的整個流道內(nèi)擴散。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]螺旋軸流式多相混輸泵葉輪域的能量特性[J]. 史廣泰,羅琨,劉宗庫,王志文.  排灌機械工程學(xué)報. 2020(07)
[2]葉片式氣液混輸泵徑向力與流態(tài)的相關(guān)性規(guī)律[J]. 肖文揚,譚磊.  水力發(fā)電學(xué)報. 2019(11)
[3]螺旋軸流式油氣混輸泵研究現(xiàn)狀[J]. 薛衛(wèi)國,曹光達.  石油和化工設(shè)備. 2019(03)
[4]基于非均相流模型的離心泵氣液兩相流動數(shù)值研究[J]. 袁建平,張克玉,司喬瑞,周幫倫,唐苑峰,金中坤.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2017(01)
[5]三級螺旋軸流式混輸泵可壓縮流場數(shù)值模擬[J]. 張金亞,蔡淑杰,朱宏武,楊珂,強睿.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2014(09)
[6]海底油氣多相混輸泵的研究與應(yīng)用[J]. 李松山,曹鋒,邢子文.  流體機械. 2011(03)

碩士論文
[1]螺旋軸流式多相泵的氣液混輸特性[D]. 袁仕芳.蘭州理工大學(xué) 2019
[2]含氣率變化對軸流式油氣混輸泵軸扭應(yīng)力的影響及改善[D]. 馮志丹.蘭州理工大學(xué) 2014



本文編號：3468607