發(fā)布時間：2020-09-09 10:22

　　 葉片式氣液混輸泵替代傳統的氣液分輸設備,增壓后能夠實現大排量且遠距離輸運,縮短了平臺建設周期以及降低了成本,因此受到國內外高度重視。但在國內還沒有推廣使用,其主要弊端依然是缺乏足夠的理論基礎和有效的設計方法,從而導致效率低,在惡劣的運行環(huán)境下壽命較短。需要為探究高效氣液混輸泵水力模型,文章以螺旋軸流式氣液混輸泵為研究對象,依據軸流泵、誘導輪、壓縮機的相關水力設計,對氣液混輸泵的水力設計方法進行了優(yōu)化�；跉庖簝上嗔鲾抵的M的基本理論,利用Fluent流場數值模擬軟件,通過改變多相泵不同復合長短導葉葉片數,以及改變短導葉在導葉流道內的安放位置,優(yōu)化了原模型動葉與導葉相匹配的流道幾何參數,深入分析了該多相泵在不同流量和不同含氣率工況下三級增壓單元內部氣液兩相流運動規(guī)律以及外特性。其具體研究內容及成果如下:1)依據軸流泵、誘導輪、壓縮機等相關的理論設計方法以及相關優(yōu)化設計文獻,建立氣液混輸泵的水力設計模型。在此基礎上利用誘導輪葉片軸向長度優(yōu)化公式,對增壓單元葉片軸向長度進行優(yōu)化設計,整理出優(yōu)化動葉葉片軸向長度計算公式在內的一整套氣液混輸泵水力設計公式。介紹了目前氣液兩相流數值模擬應用最為可靠的數學模型、控制方程及離散格式。2)利用專業(yè)流場模擬軟件Fluent,以水和空氣作為介質,通過對復合導葉選取不同的長短葉片數,在不同流量和含氣率的工況下對整機流體域進行數值模擬,得到氣液混輸泵增壓單元的壓力場分布、含氣率分布及速度分布圖。分析不同葉片數下流道內氣液兩相的流動機理,并計算出不同工況下整機的增壓曲線,揚程曲線以及效率曲線。結果顯示,不同導葉葉片數對上一級動葉做功的能量回收有較大影響,對下一級動葉輪內部流場的干擾較大。流道過流面積、排擠系數、摩擦損失三者之間存在一定的關系。長導葉、短導葉葉片數分別都為八時,多相泵的水力性能最優(yōu)。3)針對氣液混輸泵空間導葉局部壓力過大的現象,設計工況下以多相泵的揚程提高、效率提升以及導葉局部壓力降低為優(yōu)化目標。在保證動葉和長導葉進出口安放角等設計參數不變的前提下,通過CFD數值模擬計算不同復合短導葉安放位置與多相泵的水力效率之間的關系以及內部流場演化機理,從而尋找效率最優(yōu)的復合短導葉安放位置。結果顯示,短導葉安放位置從流道出口移動到流道進口的過程中,存在最佳的安放位置。低速脫流區(qū)從導葉流道出口區(qū)域移動到了流道進口區(qū)域,且低速脫流區(qū)面積變小,進口速度逐漸增大。對于多級氣液混輸泵而言,在氣液分離不可避免的情況下,低速脫流區(qū)位于復合導葉流道中部時,對前一級的動葉和后一級的動葉流道干擾最小,并且成功的降低了導葉尾部葉頂處的局部高壓。文章揭示了短導葉安放位置與多相泵內流場和外特性的關系,為多相泵導葉的優(yōu)化設計提供了一定的理論依據。
【學位單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TE974.1;TV136.2
【部分圖文】：

氣液混輸泵復合導葉優(yōu)化及內部流動特性研究輪轂進口葉片角：11 11tantany yhdnDD (3.12)輪轂出口葉片角：11 22tantany yhdnDD (3.13)輪緣翼型安放角：1 22y ycy (3.14)輪轂翼型安放角：1 22h hch (3.15)葉片輪緣包角：cos=360cylt z (3.16)動葉片軸向長度和動導葉間矩

22b) 動葉 c) 導葉圖 3.2 增壓單元實體結構示意該三級氣液混輸泵是由吸入室、動葉輪、復合導葉、壓出室組成。這些過流件的結構對整機綜合性能至關重要。本文通過流線法的設計思想，利用 Pro/件對三級氣液混輸泵進行水體建模，過流部件水體模型的扭曲狀況、光順度以與真實模型的近似程度都會影響到流場數值模擬的精確度[54]。同時使用該軟件裝配功能將各個過流部件裝配在一起組成一個整體。然后轉換成 ICEM 可以接的文件格式進行網格劃分，為數值模擬做好鋪墊。

氣液混輸泵復合導葉優(yōu)化及內部流動特性研究第 4 章 混輸泵數值模擬與復合導葉葉片數優(yōu)化化方案與計算域模型氣混輸泵復合長短導葉葉片數的恰當選擇是提高多相泵綜合性能的重要此本章內容依據前幾章的理論基礎以及優(yōu)化建模方法，通過三維建模軟建立長導葉葉片數 Z1和短導葉葉片數 Z2分別為 Z1=7，Z2=7；Z1=8，Z2=8Z2=9 等三種方案。導葉翼型選擇 NACA4412 翼型，其他設計參數不變使用專業(yè)流場分析軟件 Fluent 在不同工況下進行全流場數值模擬分析。算域模型如下圖 4.1 所示：

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張金亞;蔡淑杰;李泳江;周鑫;張永學;;Optimization design of multiphase pump impeller based on combined genetic algorithm and boundary vortex flux diagnosis[J];Journal of Hydrodynamics;2017年06期

2 劉清;;三級軸流式油氣混輸泵內流場壓力脈動特性[J];水電能源科學;2017年09期

3 李國華;;多相流熱物理技術的研究與應用[J];智庫時代;2017年05期

4 王潤軒;王路;鄭朋;;油氣混輸泵的研究現狀[J];化工管理;2017年06期

5 孔祥領;呂楊;高進偉;曹杉;朱宏武;;螺旋軸流式多相泵多級可壓縮模擬研究[J];石油機械;2016年05期

6 張金艷;張金龍;王瑞奎;;我國油氣混輸技術研究現狀及發(fā)展建議[J];新疆石油科技;2016年01期

7 李潤富;劉佳;;油氣儲運技術發(fā)展趨勢探討[J];化工管理;2016年03期

8 張金亞;蔡淑杰;朱宏武;;葉片式混輸泵入口段氣液兩相流場可視化試驗[J];機械工程學報;2015年18期

9 張人會;郭榮;楊軍虎;李仁年;;基于CFD的空間導葉內部流場分析及優(yōu)化設計[J];排灌機械工程學報;2015年09期

10 馬希金;張貞貞;侯yN華;;多級油氣混輸泵軸向間隙變化對其性能的影響[J];流體機械;2015年04期

相關博士學位論文 前2條

1 龍軍;基于傳感器數據融合的小通道氣液兩相流參數測量新方法研究[D];浙江大學;2013年

2 苗長山;多相泵增壓單元的工作理論與設計方法[D];中國石油大學;2007年

相關碩士學位論文 前8條

1 胡全友;螺旋軸流式油氣混輸泵氣液兩相瞬態(tài)流動特性研究[D];西華大學;2017年

2 宋悅;用于氣液兩相流參數測量的新型非接觸式電阻抗傳感器[D];浙江大學;2017年

3 馬亞鵬;基于CFD的離心泵內部三維流場的數值模擬研究[D];昆明理工大學;2017年

4 李選玉;螺旋軸流式油氣混輸泵的研制及實驗[D];西南石油大學;2014年

5 倪鵬博;動靜葉輪軸向間距對軸流式油氣混輸泵性能的影響[D];蘭州理工大學;2014年

6 胡忠輝;葉柵稠密度對多相泵效率影響的研究[D];蘭州理工大學;2011年

7 柴翔;基于OpenFOAM對兩相流動的數值研究[D];上海交通大學;2011年

8 曲鑫;多相泵葉輪幾何參數分析與研究[D];蘭州理工大學;2008年

本文編號：2814849