多相泵复合式静叶CFD模拟及流场分析

发布时间：2020-10-26 23:28

　　 随着世界石油储量的不断减少,而石油需求的不断增加,世界经济对石油天然气等基础能源的依赖更加强烈。油气集输以成本较低,开发周期短,油气采用率高,受到广泛的关注和应用。多相泵作为油田中多相输送的主要动力设备,以结构简单紧凑,运行稳定,操作方便,适应范围广,越来越受到人们的重视,成为当前多相输送研究的热点。 复合式静叶的作用是消除液体的环量,转换速度能为压力能。由于此多相泵为多级泵,应保证出流流体均匀地进入下一级叶轮。同时对于气液两相泵,应尽量避免在动叶部分产生气液分离,而在静叶中尽量缩减分离,使气液尽可能地混合。复合式静叶的设计直接影响多相泵中流体的流动稳定性以及该泵的效率,因此对复合式静叶的研究,进而提高多相泵性能以及提升多相泵设计水平,具有十分重要的意义。 本文介绍了油气混输泵在油田中的应用,以及其在国内外的研究状况与发展趋势。结合泵与压缩机的设计理论,设计复合式静叶。采用UG建立三维实体模型,利用ICEM-CFD对三维实体模型划分网格。运用FLUENT 6.3对模型进行计算模拟,分析模拟结果,做出静叶性能图,确定静叶段性能。分析流场,掌握静叶段内部流场情况,并针对流场的不足之处,进行修改完善。本次设计通过分析对比不同翼型在不同含气率时,对静叶及泵性能的影响,选出最适合的翼型;分析对比等厚度、变厚度叶片,叶片数及复合叶片的性能,得出最适合多相泵的参数组合,从而有效地减小了静叶流道内漩涡,提高了静叶流道内气液的混合能力,提高了整机效率。总体而言,多相泵复合式静叶设计优选成效显著,为以后设计提供有益的资料。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TH311
【部分图文】：

并对该泵进行了数年的试验研究，结果表明，该油气混输泵输送介质含气率较高，达到了预期设计的结果，但是效率比较低，能量损失很大，需要做进一步的优化工作。其压缩级单元图如下图1.1所示。压缩单元匕匕习习图1.1压缩级单元效率低的主要原因是:1、当介质流过叶轮时，由于油气的密度比太大，密度较大的液体会在离心的作用下沿半径向外扩散，密度较小的气体会聚集在叶片根部一一气液分离。聚集的气体甚至会堵塞流道，排挤经过流介质，使介质的速度增大，多级中气液分离会随着级数的增加越发的严重;2、由于气液会发生分离，所以气液的流型会发生变化(由入口的均相流向非均匀变化)对应的叶轮在效率上会损失，这是主要的损失原因;3、此泵的扬程达85m，泵内部的压力较高，而且介质是气液两相甚至是固液气三相流体，当含气率变化较为剧烈时，密封比压变化幅度很大，甚至变为负压

的传输方程:·誉二会}{二划卦认‘风一“‘一“二舒)刽·几·聋帆‘几风)一q，p牛kDt表示由于速度梯度产生的紊流动能认。从护日介“认﹃一。一低Gk一一炕“=两丽.1Zau;枷;、O六，一l一-七十一一乙I“(ax，飒j一_一表示由于浮力产生的紊流动能风’瓜苛譬瑞一在可压缩紊流中波动扩张对整个扩散率的贡献。

5.3.2.1在相同叶片数、不同含气率下，不同翼型的对比模拟结果分析:在相同叶片数、不同含气率下对不同翼型静叶进行CFD模拟及流场分析，图5.1为不同翼型相对扬程图，图5.2为不同翼型相对效率图，从图中可以发现，静叶翼型的变化对效率扬程的影响较大，而RAF6翼型在同种工况下，其扬程和水力效率与其他几种翼型相比均较高。
【引证文献】

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1 马希金;王智;张明紫;;基于CFX软件油气混输泵压缩级流场模拟及分析[J];石油矿场机械;2011年03期

2 马希金;王智;张明紫;;动静叶片轴向间隙对油气混输泵性能的影响[J];石油机械;2011年08期

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1 王智;轴流式多相泵动静叶片轴向间距对压缩级性能的影响[D];兰州理工大学;2011年

2 宋得雨;基于CFD的餐厨垃圾生化处理设备温度场仿真研究[D];北方工业大学;2013年

本文编号：2857676