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。     

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...     

油气混输泵复合式静叶的数值模拟

静叶的设计直接影响油气混熟泵中流体的流动稳定性以及泵的效率。本文在以前课题组研究成果的基础上,对静叶进行了改进设计。通过CFD软件数值模拟表明:当含气率在0~1范围内变化时,复合式静叶能有效阻止漩涡的产生,从而提高了泵的扬程和效率。     

螺旋轴流式多相泵长短复合静叶优化设计

以螺旋轴流式油气混输泵YQH-100为研究对象, 在此基础上对增压单元叶片轴向长度进行优化设计, 利用专业流场模拟软件Fluent 18.0进行流场数值模拟; 以水和空气作为介质, 通过对YQH-100复合静叶选取不同的长短叶片数, 在不同流量和含气率的工况下进行数值模拟, 得到混输泵增压单元压力场分布和含气率分布, 并计算出不同工况下整机的增压曲线, 扬程曲线以及效率曲线。通过对比得出在不同流量和不同含气率工况下, 复合静叶的叶片数为8-8时, 混输泵的效率和增压效果明显高于其他两种情况。其他两种情况, 增压单元气液分离较严重的地方位于静叶压力面弦长约2/3的处; 在静叶尾部叶顶处均存在局部压力过大和较大的漩涡。由此表明复合静叶叶片数为8-8时能提高整机性能。     

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.     

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...     

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。     

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。     

考虑叶顶间隙的螺旋轴流式混输泵主流道内空化特性

为揭示叶顶间隙对螺旋轴流式混输泵主流道内空化特性的影响,基于Rayleigh-Plesset方程的Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用SST k-ω湍流模型在不同空化阶段下对螺旋轴流式混输泵主流道内的空化特性进行研究,通过考虑叶顶间隙更为精准地揭示螺旋轴流式混输泵主流道的空化情况。结果表明:在叶顶处,除了流道内出现低压区和空泡外,在叶片吸力面表面也出现低压区和空泡分布;在临界空化阶段,叶轮进口以及叶片进口叶顶间隙处存在微弱的空泡分布;随着空化的发展,到断裂空化阶段,空泡分布区域由叶片压力面移动到叶片吸力面,说明叶顶间隙对混输泵主流道内的空化性能产生较大的影响。本文的研究结果可为螺旋轴流式混输泵空化性能的改善提供工程参考。     

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。     

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...     

基于Solidworks的杂质泵叶轮三维可视化设计

针对离心式杂质泵叶轮传统设计方法的现状,采用叶轮几何特征分析方法,在功能强大的三维设计软件SolidW orks环境中,对100/150型杂质泵的叶轮进行了三维可视化设计。可缩短产品研发周期、提高产品竞争力。     

基于九步法的电泵井优化设计

根据电泵井优化设计九步法,利用液面法计算当前流压,建立电泵井产能、气体体积、泵排量模型,开发ESP Star优化设计软件,完成电泵井优化设计计算。29井次现场实测与计算结果对比表明:下泵后流压下降的动液面平均相对误差为-7.4%~5.7%,单井平均泵挂深度下降228 m,电泵机组抽吸能力与油井供液能力匹配好,能够为油田节约能耗、成本并提高油井产量。     

基于CFD的污水泵性能预测与优化

基于Mixture模型,采用“冻结转子法”对一污水泵输送固液两相流时的内部流场进行定常流动的数值计算,重点比较2种扩散体结构和3种叶片出口角对泵水力性能和过流部件磨损特性的影响规律。结果表明:弯曲扩散体和直扩散体结构对模型泵的外特性影响并不显著;具有弯曲扩散体的泵模型比具有直扩散体的泵模型的计算扬程和效率都要偏高,但二者差别十分有限;直扩散体污水泵受到的固体颗粒磨损更小;随着叶片出口角的增加,扬程呈现增加趋势,而对效率曲线影响并不显著;叶片出口角为30°的直扩散体污水泵的水力性能和磨损特性最好。     

基于水力损失计算的离心泵叶轮叶片出口安放角选择方法

为提高离心泵的效率,在泵叶轮内水力损失计算的基础上,通过推导建立叶轮水力效率和流量、转速、叶片数、比转速、出口安放角及叶轮设计系数的函数关系。据此关系,针对一台Q=100 m3/h、H=34 m、n=2 900 r/min的泵,编写性能预测程序,得出不同叶片数、不同k₀取值下的叶片出口安放角和水力效率的关系,可知当叶片数Z=5、β₂=29°、k₀=4.2时,叶轮水力效率最高。按设计参数设计叶轮,并构建叶轮和蜗壳模型,利用FULENT软件对其内部流场进行数值模拟,得出在设计参数下泵的水力效率达到89.43%,证明了用所提出的方法可以设计出高效的离心泵叶轮。     

离心泵叶轮的优化设计模型

论述了以泵的能量损失最小为目标函数,以叶轮叶片出口宽度、出口角、直径、叶片数、进口直径、进口角、进口宽度为设计变量的泵叶轮的优化设计模型及优化计算方法．