动叶片重叠系数对油气混输泵外特性的影响

利用Fluent流场模拟软件,对轴流式油气混输泵不同的动叶片重叠系数下不同含气率进行流场模拟,得出其动叶、静叶压力场及速度分布,进而得到不同工况下整机效率及扬程曲线.通过对数值模拟结果进行分析,可知选用动叶片重叠系数大于1时可以提高整机性能.     

径向间隙结构对油气混输泵性能的影响

以自主研发的YQH-100油气混输泵为研究对象, 采用Mixture混合模型和k-ε标准湍流模型, 通过在动叶片叶顶处加不同“裙边”形成的3种结构形式, 分别在含气率为0、0.1、0.3、0.5、0.7工况下进行数值模拟, 得出3种不同“裙边”结构下油气混输泵的性能曲线。从曲线中可以得知:第2种方案(“裙边”加在叶片背面)下油气混输泵的性能优于其他2种方案, 且该方案下油气混输泵的扬程和效率较原模型分别提高了1.92 m和0.34百分点, 也使得气体分布更加均匀, 因此该研究可为油气混输泵径向间隙结构的设计提供一定的参考。     

混输泵动静叶间距对混输泵性能的影响

以自主研制的第3代YQH-100气液混输泵为研究对象,利用FLUENT软件中的多体坐标系、标准κ-ε模型、Mixture模型及SIMPLE算法,对混输泵动静叶间距分别为0.05D,0.075D,0.1D,气体体积含气率(％)分别为0,10,20,30,40,50,60,70,80,90的工况下进行三维流场数值模拟,并绘...     

叶片倾斜角对油气混输泵性能的影响

以自主研发的YQH-100型三级轴流式油气混输泵为研究对象,基于Mixture模型的两相流理论,改变叶片倾斜角,在含气率(GVF)分别为0、10%、30%、50%和70%情况下,通过计算流体力学的分析方法对油气混输泵内部流动进行数值模拟,研究叶轮内部气相及压力分布情况,并对其外特性曲线进行分析。研究结果显示:在纯水工况下,叶片倾斜对扬程的影响较大,原模型M4的扬程较最差方案M1(叶片倾斜-10°)高8m;方案M3(叶片倾斜-4°)的扬程较原模型低1.4m,效率较原模型高0.14个百分点;在小流量工况下,原模型的效率较高;在不同含气率工况下,方案M3(叶片倾斜-4°)的增压比原模型低14kPa,效率较原模型高0.22个百分点;叶片适当倾斜一定的角度,可有效减小气团在叶片工作面轮毂侧的聚集面积,使混输泵内部气液两相均匀混合,提高混输泵效率;轴流式油气混输泵的最佳叶片倾斜角范围为-4°~0°。本研究可为油气混输泵的设计及水力优化提供参考依据。     

半锥角与螺旋轴流式混输泵性能间关联性研究

以自主研发的YQH-100螺旋轴流式油气混输泵的单一压缩级为研究对象,采用Mixture混合模型和标准k-ε湍流模型,对混输泵动、静叶轮毂半锥角为4.08°至12°的9种方案,在含气率为0、10%、30%、50%、70%的5种工况下进行数值模拟,因模拟结果相近,本文选取混输泵轮毂半锥角为4.08°、6°、8°、10°、12°的5种方案下的模拟结果进行阐述。结果表明:随着轮毂半锥角的增加,动叶扬程先降低后升高,静叶水力损失不断增大,混输泵扬程呈现先下降后升高再下降的过程,轴功率逐渐下降,效率逐渐升高; 不同轮毂半锥角的混输泵在各含气率下,扬程最大差值平均为3.04 m,效率最大差值平均为7.24%;半锥角增大动叶出口回流量减少,动叶内气相分布更加均匀,静叶流道内旋涡增多。     

动叶轮叶片数对多相混输泵水力性能的影响

为了探究动叶轮叶片数对多相混输泵外特性、做功性能和水力特性的影响规律，基于欧拉非均质流模型，利用CFX软件对不同动叶轮叶片数下的多相混输泵在多种流量工况、入口含气率10%的条件下进行数值计算。研究发现:流量在90 m3/h及以下时，动叶轮叶片数对扬程和效率的变化趋势影响相对较小，而随着流量的增加，四叶片动叶轮会使混输泵扬程和效率的下降程度增大；当动叶轮叶片数为3时，多相混输泵的外特性、叶片表面静压分布、载荷分布和水力特性等均优于动叶轮叶片数为4时的性能。本文的研究结果可为多相混输泵动叶轮叶片数的选择提供参考。     

基于正交设计的气液混输泵增压单元优化设计

以自主研制的第三代YQH-100气液混输泵增压单元为优化对象,以混输泵相对扬程及效率为优化目标,采用正交实验设计方法设计优化方案,利用FLUENT软件对部分实验方案进行数值计算,预测混输泵的相对扬程和效率.针对数值模拟计算量大等问题,分别采用BP神经网络及GRNN网络建立目标函数与优化变量间的复杂响应关系.预测结果表明...     

油气混输泵叶片参数匹配的优化

在现代石油开采领域多相混输技术已经成为一种新的趋势.多相泵是此技术中的主要设备,其设计方法主要结合轴流泵及压缩机的设计理论.本文在原YQH-100型油气混输泵的叶轮基础上,改变叶片数优化叶轮,并在Fluent中对流场进行模拟,结果证明:叶片数为4时,动叶轮性能较佳,为以后设计提供有益的参考.     

基于CFD的轴流式油气混输泵动叶优化设计

为研究翼型前缘半径对轴流式油气混输泵动叶性能的影响机制,基于RNG k-ε湍流模型及SIMPLEC算法对不同翼型前缘半径的动叶模型进行数值分析,分析不同模型流场中的压力、速度、气相分布规律。数值计算结果表明:增大翼型前缘半径有助于提高动叶增压能力,同时能有效减小动叶出口附近的二次流损失并抑制轮毂侧气体滞留和流道内的气液分离现象;当含气率(GVF)为0.2时,在设计工况(Q=100 m3/h)下,优化后的模型M4较原模型压缩级效率提高了3.45%;在小流量工况(Q=60 m3/h)下,优化后的模型M4较原模型压缩级效率提高了1.47%,说明将翼型前缘半径增大到最大厚度的40%时,能够有效降低能量损失,提高压缩级性能。     

基于CFD的轴流式油气混输泵动叶优化设计

为研究翼型前缘半径对轴流式油气混输泵动叶性能的影响机制,基于RNG k-ε湍流模型及SIMPLEC算法对不同翼型前缘半径的动叶模型进行数值分析,分析不同模型流场中的压力、速度、气相分布规律。数值计算结果表明:增大翼型前缘半径有助于提高动叶增压能力,同时能有效减小动叶出口附近的二次流损失,并抑制轮毂侧气体滞留和流道内的气液分离现象;当含气率(GVF)为0.2时,在设计工况（Q = 100 m3/h）下,优化后的模型M4较原模型压缩级效率提高了3.45%;在小流量工况（Q = 60 m3/h）下,优化后的模型M4较原模型压缩级效率提高了1.47%,说明将翼型前缘半径增大到最大厚度的40%时,能够有效降低能量损失,提高压缩级性能。     

含气率对导叶式离心泵内部流动的影响

为研究含气率对导叶式离心泵输送气液两相时内部流动的影响,基于延迟分离涡DDES(Delayed Detached-Eddy Simulation)湍流模型及Mixture多相流模型对导叶式离心泵进行非定常数值模拟,得到不同含气率下,模型泵内气相分布、压力分布、流线分布以及所选监测点压力脉动情况,并将数值模拟的外特性曲线与试验进行对比分析。结果表明:气相主要在导叶靠近蜗壳出口的流道、蜗壳靠近叶轮前盖板一侧以及出口段靠近隔舌一侧聚集;导叶出口处压力从靠近隔舌处沿顺时针方向逐渐减小;蜗壳隔舌至第Ⅰ断面内及出口段靠近隔舌侧均出现了回流区;蜗壳壁面从P₁点顺时针方向沿蜗壳至出口段静压值逐渐减小;随着含气率的增大,叶轮进口处低压区面积增大,导叶内压力降低;蜗壳出口段多个面积较小的回流区转变为几个面积较大的回流区;同一监测点静压值逐渐减小,隔舌处静压值受含气率的影响最大。     

基于大涡模拟的导叶式混流泵叶轮内压力脉动特性分析

为研究导叶式混流泵叶轮内部非定常压力脉动特性,在其叶轮进口截面及出口截面附近分别设置8个压力脉动监测点,采用大涡模拟方法(LES)对导叶式混流泵内全三维流道(进水管、叶轮、导叶及出水管)进行模拟,并对8个监测点进行压力脉动时域图和频域图的分析。结果表明:由于旋转叶轮旋转失速、脱流效应及静止导叶的干涉作用,叶轮出口处压力脉动系数幅值均大于进口处脉动系数幅值,且其最大压力脉动发生在叶轮出口处,脉动波衰减较慢;叶轮进、出口截面上监测点的压力脉动频率以叶轮叶频为主频次,且压力脉动主要频率为叶频的倍数。     

多相混输泵动叶轮流道内气相分布规律研究

为了揭示多相混输泵动叶轮流道内含气率的分布规律,基于标准k-ε湍流模型,以空气和纯水作为两相介质,采用Fluent软件在进口含气率为30%的工况下对泵内两相流态进行模拟,分析不同叶高下的气相分布特性。研究表明:在首级动叶轮叶片压力面轮毂附近的气相体积分数最大,而在次级和末级动叶轮叶片压力面上的气相体积分数基本相同;在不同压缩级动叶轮0.5倍叶高处,从动叶轮进口到出口,首级动叶轮叶片吸力面上的气相体积分数比次级和末级大;从轮毂到轮缘首级动叶轮叶片压力面上的气相体积分数与次级和末级动叶轮叶片压力面上的气相体积分数的差值逐渐减小,而在吸力面却逐渐增加。本文的研究结果为提高多相混输泵输送效率及运行稳定性提供了参考。