叶轮开设平衡孔的气液混输泵内部流动数值研究
发布时间：2022-01-21 21:00
气液混输泵在生产生活中有着广泛的应用,但随着流体介质中含气率的升高,混输泵的性能和稳定性常常受到极大地危害。本文以国家自然科学基金项目研究设计的“深海气液混输泵”为研究对象,对其内部流动状态进行了数值分析,并针多级混输泵的内部气相分布及轴向力等运行中突出的问题,研究了叶轮开设平衡孔前后的混输泵的性能变化情况,主要内容包括如下几个部分:首先采用混合模型,在考虑一定的假设条件下对进口含气率分别为10%、15%、20%、25%及30%共5种不同含气率情况下的内部的定常流动进行了分析,发现随着进口含气率的增加,混输泵的扬程和效率下降速度增加,且在不同进口含气率条件下,转轮叶片表面载荷随着进口含气率的增多,同级转轮相同叶高处的叶片表面压力不断减小;气相体积分数在各级转轮流道进口附近及吸力面附近均有较大值;转轮出口处液体主要表现为周向速度,扩压器出口处的液相速度以轴向速度为主;对混输泵的扩压器进行了内部流动的湍动能分析,发现在导叶流道中心附近有通道涡产生,且随含气率的增大通道涡强度增大。其次,在上述研究基础上,对混输泵内部的非定常流动特性进行了研究,分析了不同进口含气率时非定常计算的压力脉动以及混...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1双螺杆泵结构示意图
泵的应用领域随着各种大型工业及国民经济部门的不断发展而迅速扩大，影响着人们生活的各个方面[1]。由于在工程实际中泵的工作介质往往并非单相流体，如石油开采运输、污水处理曝气池水加压等工作中，泵的运行过程中常常会碰到气液两相流以及两相流带来的其他问题影响泵的稳定运行，甚至减短泵的使用寿命[2]。因此近年来对气液两相流泵的研究逐渐得到油气输送、发酵、废水处理和化工流程等领域的关注[3]。学者们积极提出并不断修正两相流动的模拟理论及试验研究方法，从而使叶片泵内的气液两相流动理论及试验研究课题方面也有了较快的发展[4-5]。我国在高含气量的气液两相流泵方面的研究与国外多相流泵的研究成果相比还有很大差距[6]。国内相关行业所需的气液两相流泵主要依赖从国外进口，且大多为螺杆式或旋流式气液混输泵，不但造价高输送气体含量低，而且还有很多工程领域的气液输送条件难以满足[7]。因此对高含气量的气液两相流离心泵进行开发研究，成为克服国内气液两相流泵技术缺乏的一条重要途径。目前基于离心泵较为完善的理论研究和运行技术的发展，对离心式的气液混输泵的相关研究也逐渐受到国内外学者的高度关注，随着离心泵的应用和发展在泵的应用方面发展和成熟，对离心式气液混输泵国内各大研究所也分别在对该课题进行在积极开发研究。
流动模型的基本假设有以下几点：）两相间保持热力学平衡）气液两相的速度各为不相等两个常量。体模型：由于气液两相的动力学性质并不完全相同，因此各相在运动上存在均相模型忽略两相间的相互作用，而分相模型对此有所考虑。但对于精确求题，以上模型略有不足。体模型采用的主要假设为：在一定范围内流体内各相的运动都看成是统计连两相分别使用三大守恒方程，再通过相界面耦合函数将方程组组合。两流体果往往更加全面完整，但由于求解变量较多，因此其求解比较困难。粒动力学模型：在实际应用中认为连续场已知，该方法属于一种单向耦合作群轨道模型：颗粒群轨道模型和单颗粒动力学模型类似，认为颗粒相与连续差，速度差等差别与弥散颗粒的扩散漂移无关。模型在实际应用中各有优缺点，在模型的选择时主要是根据计算对象的属性行适当的选择。再有需要的情况下，针对变工况问题可以根据工况的变化实择合适的计算模型，以实现对流场的准确的数值模拟。分相模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]叶轮平衡孔直径对离心泵水力性能的影响[J]. 刘在伦,石福翔,王仁忠,张森,孙雨. 兰州理工大学学报. 2016(06)
[2]核主泵前腔间隙对性能影响的数值计算[J]. 程效锐,包文瑞. 排灌机械工程学报. 2016(09)
[3]螺旋轴流泵的固液两相流动数值模拟[J]. 朱荣生,林鹏,龙云,王振伟,习毅. 排灌机械工程学报. 2014(01)
[4]叶片式混输泵气液两相非定常流动特性分析[J]. 余志毅,刘影. 农业机械学报. 2013(05)
[5]离心泵气液混输瞬态过渡过程水力特性研究[J]. 付强,袁寿其,朱荣生,王秀礼. 哈尔滨工程大学学报. 2012(11)
[6]离心泵内部空化特性的CFD模拟[J]. 王勇,刘厚林,袁寿其,谈明高,王凯. 排灌机械工程学报. 2011(02)
[7]双叶片泵内压力脉动的数值模拟[J]. 朱荣生,胡自强,付强. 农业工程学报. 2010(06)
[8]离心泵流量突增过程瞬态流动研究[J]. 武鹏,吴大转,李志峰,王乐勤. 工程热物理学报. 2010(03)
[9]叶片泵内气液两相流的三维流动数值模型[J]. 余志毅,曹树良,王国玉. 北京理工大学学报. 2007(12)
[10]小流量高扬程离心旋涡泵气液混输扬程的分析[J]. 金玉珍,谢鹏,胡旭东. 浙江理工大学学报. 2007(04)
硕士论文
[1]气液两相介质下液力透平基本方程和换算关系曲线的研究[D]. 夏书强.兰州理工大学 2013
[2]气液两相流泵含气量对泵性能的影响研究[D]. 王冕.武汉工程大学 2013
本文编号：3600952
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1双螺杆泵结构示意图
泵的应用领域随着各种大型工业及国民经济部门的不断发展而迅速扩大，影响着人们生活的各个方面[1]。由于在工程实际中泵的工作介质往往并非单相流体，如石油开采运输、污水处理曝气池水加压等工作中，泵的运行过程中常常会碰到气液两相流以及两相流带来的其他问题影响泵的稳定运行，甚至减短泵的使用寿命[2]。因此近年来对气液两相流泵的研究逐渐得到油气输送、发酵、废水处理和化工流程等领域的关注[3]。学者们积极提出并不断修正两相流动的模拟理论及试验研究方法，从而使叶片泵内的气液两相流动理论及试验研究课题方面也有了较快的发展[4-5]。我国在高含气量的气液两相流泵方面的研究与国外多相流泵的研究成果相比还有很大差距[6]。国内相关行业所需的气液两相流泵主要依赖从国外进口，且大多为螺杆式或旋流式气液混输泵，不但造价高输送气体含量低，而且还有很多工程领域的气液输送条件难以满足[7]。因此对高含气量的气液两相流离心泵进行开发研究，成为克服国内气液两相流泵技术缺乏的一条重要途径。目前基于离心泵较为完善的理论研究和运行技术的发展，对离心式的气液混输泵的相关研究也逐渐受到国内外学者的高度关注，随着离心泵的应用和发展在泵的应用方面发展和成熟，对离心式气液混输泵国内各大研究所也分别在对该课题进行在积极开发研究。
流动模型的基本假设有以下几点：）两相间保持热力学平衡）气液两相的速度各为不相等两个常量。体模型：由于气液两相的动力学性质并不完全相同，因此各相在运动上存在均相模型忽略两相间的相互作用，而分相模型对此有所考虑。但对于精确求题，以上模型略有不足。体模型采用的主要假设为：在一定范围内流体内各相的运动都看成是统计连两相分别使用三大守恒方程，再通过相界面耦合函数将方程组组合。两流体果往往更加全面完整，但由于求解变量较多，因此其求解比较困难。粒动力学模型：在实际应用中认为连续场已知，该方法属于一种单向耦合作群轨道模型：颗粒群轨道模型和单颗粒动力学模型类似，认为颗粒相与连续差，速度差等差别与弥散颗粒的扩散漂移无关。模型在实际应用中各有优缺点，在模型的选择时主要是根据计算对象的属性行适当的选择。再有需要的情况下，针对变工况问题可以根据工况的变化实择合适的计算模型，以实现对流场的准确的数值模拟。分相模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]叶轮平衡孔直径对离心泵水力性能的影响[J]. 刘在伦,石福翔,王仁忠,张森,孙雨. 兰州理工大学学报. 2016(06)
[2]核主泵前腔间隙对性能影响的数值计算[J]. 程效锐,包文瑞. 排灌机械工程学报. 2016(09)
[3]螺旋轴流泵的固液两相流动数值模拟[J]. 朱荣生,林鹏,龙云,王振伟,习毅. 排灌机械工程学报. 2014(01)
[4]叶片式混输泵气液两相非定常流动特性分析[J]. 余志毅,刘影. 农业机械学报. 2013(05)
[5]离心泵气液混输瞬态过渡过程水力特性研究[J]. 付强,袁寿其,朱荣生,王秀礼. 哈尔滨工程大学学报. 2012(11)
[6]离心泵内部空化特性的CFD模拟[J]. 王勇,刘厚林,袁寿其,谈明高,王凯. 排灌机械工程学报. 2011(02)
[7]双叶片泵内压力脉动的数值模拟[J]. 朱荣生,胡自强,付强. 农业工程学报. 2010(06)
[8]离心泵流量突增过程瞬态流动研究[J]. 武鹏,吴大转,李志峰,王乐勤. 工程热物理学报. 2010(03)
[9]叶片泵内气液两相流的三维流动数值模型[J]. 余志毅,曹树良,王国玉. 北京理工大学学报. 2007(12)
[10]小流量高扬程离心旋涡泵气液混输扬程的分析[J]. 金玉珍,谢鹏,胡旭东. 浙江理工大学学报. 2007(04)
硕士论文
[1]气液两相介质下液力透平基本方程和换算关系曲线的研究[D]. 夏书强.兰州理工大学 2013
[2]气液两相流泵含气量对泵性能的影响研究[D]. 王冕.武汉工程大学 2013
本文编号：3600952
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