一种井下发电机的涡轮设计及其测试

根据涡轮机械一元流理论设计井下发电机涡轮的叶栅参数,叶片造型设计实现计算辅助设计,对所设计涡轮进行了三维建模和涡轮机械性能的CFD预测,其预测结果与试验基本一致,表明预测结果可作为设计决策的重要依据.在CFD流道建模中,流道模型包含了径向问隙,克服了跨叶片流道模型需要引进容积效率经验系数的局限性,提高了预测涡轮机械特性...     

涡轮能量损失及流量对叶栅内流场的影响

分析了液体流经涡轮钻具涡轮叶栅时作用于涡轮轴的力矩大小和变化因素，以及涡轮级中能量损失的组成和影响因素，认为涡轮叶型损失占涡轮级能量损失的相当部分，而影响叶型损失的主要因素有叶栅入口液流角β１、叶栅出口液流角β２和叶栅相对节距ｔ，β１和β２又与流经叶栅的流量Ｑ有关。采用粒子成像测速（ＰＩＶ）技术对同一叶栅模型进行了４种不同流量的内流场测试，获得相应的速度矢量图，对结果分析得知，流量对叶栅内速度场有较大的影响。建议选择适当的涡轮级工作流量，以降低涡轮级的能量损失。     

环流系数对涡轮叶栅内流场的影响

应用ＰＩＶ技术对涡轮钻具涡轮叶型环流系数分别为３．３、７．７４、１１．６的三种涡轮叶栅模型进行了内流场测试。利用拓扑图论法经计算机对获得的ＰＩＶ图象信息进行处理，得到涡轮叶栅内流场某一时刻Ｓ１ｍ流面的速度矢量场和旋度场。分析表明，随着环流系数增大，液体流入涡轮转子叶栅的液流角有所减小，转子叶栅进出口液流转折角的有所增大，但叶栅内流场分布情况明显变差，使液体能量损失增大。     

环流系数对涡轮时栅内流场的影响

应用ＰＩＶ技术对涡轮钻具涡轮叶型环流系数分别为３．３、７．７４、１１．６的三种涡轮叶栅模型进行了内流场测试。利用拓扑图论法经计算机对获得的ＰＩＶ图象信息进行处理，得到涡轮叶栅内流场某一时刻Ｓ１ｍ流面的速度矢量场和旋度场。分析结果表明，随着环流系数增大，液体流入涡轮转子叶栅的液流角有所减小，转子叶栅进出口液流转折角有所增大，但叶栅内流场分布情况明显变差，使液体能量损失增大。建议不采用环流系数大于４的涡轮叶型。     

涡轮叶片型线结构对叶栅流场的影响研究

涡轮叶片型线影响涡轮液流压降变化和速度变化的平稳程度,从而影响涡轮水力能量转化效率。分析了涡轮叶片的结构参数,据此绘制出五圆弧叶型及三次多项式叶型涡轮的叶片型线,在此基础上,利用Fluent软件对常用的五圆弧叶型和三次多项式叶型的涡轮叶栅流场压力、速度变化进行了模拟分析。分析结果表明,三次多项式叶型涡轮的液流压降变化和速度变化比五圆弧叶型涡轮更平稳,因此前者的水力损失比后者更小,水力效率更高。建议涡轮钻具叶片型线设计时尽量采用三次多项式。     

涡轮钻具涡轮叶栅的CAD优化设计

分析了传统的涡轮钻具涡轮叶栅设计方法存在的问题,发展了一套适用于涡轮钻具涡轮叶栅自动化设计的实用计算软件包.它包括:涡轮叶栅进、出口角的优化设计;涡轮叶栅的解析法造型设计;涡轮叶栅设计质量的检验以及涡轮性能参数的预估等.实践验证表明,本软件包具有高效、灵活、简便、实用等优点.     

涡轮叶栅密度对叶栅内流场的影响

为研究涡轮钻具叶栅密度（即叶栅相对节距）对叶栅内流场的影响，应用粒子成象测速技术对环流系数、流量、叶片进出口结构角和叶片安装角均相同而叶栅密度不同情况下的涡轮叶栅进行了内流场测试，获得了不同叶栅密度下的叶栅内流体的速度场和相应的速度矢量图。对测试结果的分析表明，叶栅密度过大或过小均会使叶栅内流体的速度分布状态变差。在设计涡轮钻具时，应选取合适的叶栅密度，叶栅相对节距取０．７４２为宜。     

气动涡轮钻具涡轮副叶栅的优化设计

气动涡轮钻具涡轮副的设计包括强度结构设计和气动力计算2个方面,而气动力计算则在于合理设计涡轮副的气流通道。轮周效率只考虑定子、转子流道中的损失、余速损失,较明显地反映了流道中气流角度与涡轮效率的关系。运用鲍威尔法对其参数进行了优化设计,为了避免"退化现象",又提出修正算法,克服了退化不利的情形,能有效地收敛于无约束条件。应用实例表明,该优化方法可在涡轮副叶栅的初始设计中合理选择多个变量值,保证和提高了涡轮副的效率。     

井下发电机涡轮设计、动力模拟与性能试验

为了缩短涡轮研制周期,降低研制费用,在涡轮机械一元流理论基础上进行叶栅叶型设计,借助计算机辅助叶片造型,运用CFD软件对井下涡轮进行了全三维模型数值模拟和力学性能预测。模拟结果与试验结果对比表明,在涡轮转速低于1 000 r/min时相同转速下实测扭矩小于模拟扭矩,而高于1 000 r/min后相同转速下实测扭矩大于模拟扭矩,但两者相差不大;压降变化趋势基本相同,低转速下模拟压降稍小于实测压降;涡轮空转转速实测值稍高于模拟值。最后指出,一元流理论同计算辅助叶片造型相结合,通过合理调整相关参数满足流道、叶片型线和喉部折转角的检验要求,可以达到理论设计的预期结果。     

涡轮钻具涡轮叶片造型设计新方法

涡轮叶片的型线对涡轮钻具性能影响很大。通过分析涡轮叶片型线对液流流动参数的影响 ,认为叶片型线上存在不连续的曲率是影响涡轮性能的主要因素 ,得出叶片压力面和吸力面型线应为单型线且具有连续三阶导数的结论。提出用五次多项式构造叶片型线 ,给出叶片型线与几何参数的关系、定量求解方法和叶片型线检验要求。 165涡轮钻具设计应用实践表明 ,采用这种新方法设计涡轮 ,可优化涡轮叶片形状 ,改进涡轮性能 ,提高设计质量和总效率     

离心泵叶轮轴面流道设计的一种新方法

提出了一种设计离心泵叶轮轴面流道的新方法。在确定叶轮后盖板的轴面流道曲线后，从过流断面积Ｆ沿流道中线Ｌ线性变化出发，推导出前盖板曲线的离散迭代公式。实例表明，该方法比圆弧－直线的前盖板轴面曲线的Ｆ－Ｌ曲更接近于直线，即流道变化更均匀。此外，旨出了误差的大小和产生原因。     

同向出流气液分离器流场分析及结构参数优选

为解决常见的气液分离器气相出口含液量大和管汇连接复杂等问题,提出了一种新型同向出流式气液旋流分离装置。该装置能有效降低气相出口的液相含量,主要针对其不同结构参数开展了数值模拟及试验研究,并完成了结构参数的优选。研究结果表明:影响气相运移速度及分离性能的最佳内锥角度为2°,最佳进气孔角度为30°,最佳脱气效率模拟值为96%;随着内锥角度的增大,气相溢流管内的轴向速度呈先上升后下降的规律,内锥角度为2°时,轴向速度最大达到0.58 m/s;随着进气孔角度的增大,气相溢流管内的轴向速度基本呈上升规律,进气孔角度为30°,轴向速度最大达到0.60 m/s;优化后的气液分离器结构适用于含气体积分数区间为15%~30%,最佳分离效率为92.6%。研究结果可为同向出流气液分离器的工程应用提供理论指导。     

随钻测井仪流道转换器优化设计与数值分析

随钻测井仪流道转换器流道截面设计不合理,不仅会造成随钻测井仪器内流道局部流场紊乱,致使仪器局部冲刷严重,造成仪器使用寿命缩短;还会导致仪器压力损失偏高,影响仪器的适用性。为此,采用CFD方法,对某型随钻测井仪流道转换器进行优化设计,并对4种设计方案进行了全三维数值模拟和对比,认为影响流道转换器流场性能的主要因素是扩张角和内流道截面积的连续性。最优设计方案的扩张角较小,内流道截面积连续,轴向速度下降更平缓,总压损失最小,流场流速分布更均匀。试验结果表明,流道转换器扩张角、内流道截面积不连续性与流道转换器流场分布均匀性呈负相关,与压力损失呈正相关;总压损失系数理论值与试验值对应的差值不大于0.076%,且变化趋势均与理论分析结果相同。研究结果为流道转换器的优化设计提供了理论依据。      

催化裂化提升管反应器出口快分构件优化

针对京博石化一套FCC装置内粗旋结构,提出了一种内置导流板的粗旋结构,并采用Fluent软件对优化模型内气相流场、颗粒运行轨迹及分离效率进行数值研究,并与现场粗旋进行了对比。模拟结果表明:优化模型内切向速度呈驼峰分布;轴向速度呈马鞍形分布;压力分布呈轴对称分布,其沿轴向基本不变,而是随着半径的减小而降低。与现场模型相比,优化模型的切向速度、轴向速度都有所提高,有利于气 固的分离;压降有所降低,提高了旋风分离器的性能;分离效率主要是对粒径范围5~20 μm的颗粒提高较大。此外,随着入口速度的增大,其分离效率增大的同时压降也增大,因此需综合考虑。     

杆式泵泵筒内流体流动规律的数值模拟

针对杆式泵泵简内的流体流动问题,采用湍流模型的K-ε两方程模型和有限元方法,对在一个抽油循环中阀与活塞在几个特定的位置的流体流动进行了建模与计算,具体分析了处于阀道内和同心环状空间中的原油在上下冲程的运动规律。通过计算知,泵筒内流体的最大速度与入口端的初始流连基本满足线性关系,而最大流压与入口端的初始流速不满足线性关系,直径大的泵,其流压整体上要比直径小的泵要小,分析结果可为杆式泵的内部结构设计和几何参数的确定提供一定的参考依据。     

入口颗粒浓度对旋风分离器压力降影响的实验分析

旋风分离器的入口气流颗粒浓度对旋风分离器的压力降有重要影响。在入口气流颗粒质量浓度5~550 g/m3范围内,对蜗壳式旋风分离器的压力降进行了实验分析。结果表明,随着入口颗粒浓度的增加,旋风分离器的压力降逐渐降低,尤其是开始阶段,降幅明显。除旋风分离器的入口部分压力损失外,旋风分离器的压力降主要由气、固两相流与器壁之间的摩擦损失和气、固两相流的旋转损失两部分构成,前者与入口气流速度有关,后者与旋转速度有关。随着入口颗粒浓度的增加,摩擦损失部分增加,但旋风分离器内的气、固两相流的旋转速度降低,旋转损失部分降低,综合结果是旋风分离器的总压力降降低。旋风分离器的压力降变化也使管路系统压力分布发生变化,导致入口流量发生变化,加入颗粒后通过旋风分离器的流量相对纯气相时的流量明显增加。最后,给出了入口气流颗粒浓度对旋风分离器压力降影响的计算方法。计算中考虑了加入颗粒后对切向速度的衰减作用,适用于高入口颗粒浓度的工况。     

轴流风机空气过滤器的优化

通过对催化裂化装置轴流风机入口空气过滤器过滤方式的优化,从设计方案、工艺参数、滤材选择和结构设计、制造及应用等方面做了分析、介绍.