基于气液两相流的高速离心泵流动特性研究

发布时间：2022-09-27 13:24

　　基于气液两相条件下的高速离心泵在石油、化工等工程领域中应用广泛,在气液两相介质混输下,气相变化会对离心泵运行的稳定性及水力特性带来不同程度的影响。影响气液两相的因素往往不是单一、独立存在的,而是互相综合的,当因素的参数发生改变,相应的流动特性就会变化,并会伴随产生振动,甚至会严重堵塞叶轮流道的流通性,对其设备造成损坏。因此,探索气液两相条件下不同因素的变化对高速离心泵内部流动的影响就尤为重要。同时也对高速离心泵内部流动机理以及实际工程应用提供重要的参考价值。在现有基础理论、试验研究、数值方法的研究基础上,本文对气液两相的流动理论与数值计算方法进行详细阐述,并对高速离心泵模型采用流体分析软件CFX详细地进行气液两相定常与非定常三维数值计算分析。分析了不同流量工况、不同气泡直径、不同转速等影响因子在不同进口含气率条件下对高速离心泵的性能变化及流动特性规律,以及叶轮内部气相体积分布、气相速度流线分布的具体演绎过程,并在叶轮流道、圆周出口、隔舌等关键部件设置监测点,观测不同因素相互作用下所诱导的压力脉动变化规律,进一步探讨了在进口压力下降所产生的空化（汽蚀）现象,在设计流量及小流量、不同压力下... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景及意义
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本章小结
2 气液两相流动理论与数值方法
    2.1 气液两相流基本理论
        2.1.1 两相基本流态
        2.1.2 气液两相流各参数的计算方法
    2.2 气液两相流计算分析
    2.3 气液两相流定常与非定常计算
        2.3.1 模型建立
        2.3.2 网格划分
        2.3.3 边界条件设置
    2.4 本章小结
3 不同含气率下高速离心泵内部流场及性能分析
    3.1 不同含气率下的高速离心泵外特性
        3.1.1 不同含气率在不同流量下的外特性
        3.1.2 不同含气率在不同气泡直径下的外特性
        3.1.3 不同含气率在不同高转速下的外特性
    3.2 含气率下的高速离心泵叶轮内压力分布
        3.2.1 不同含气率在不同流量下的压力分布
        3.2.2 含气率在不同气泡直径下的压力分布
        3.2.3 含气率在不同高转速下的压力分布
    3.3 含气率下的高速离心泵速度流线分布
        3.3.1 不同含气率在不同流量下的速度分布
        3.3.2 含气率在不同气泡直径下的速度分布
        3.3.3 含气率在不同高转速下的速度分布
    3.4 含气率下的高速离心泵气相体积分布
        3.4.1 不同含气率在不同流量下的气相分布
        3.4.2 含气率在不同气泡直径下的气相分布
        3.4.3 含气率在不同高转速下的气相分布
    3.5 本章小结
4 不同含气率对高速离心泵的压力脉动特性分析
    4.1 诱发压力脉动的机理
    4.2 不同流量下含气率对压力脉动的影响分析
        4.2.1 隔舌监测点分析
        4.2.2 叶轮流道监测点分析
        4.2.3 叶轮圆周出口监测点分析
    4.3 不同气泡直径下压力脉动分析
        4.3.1 隔舌监测点分析
        4.3.2 叶轮流道监测点分析
        4.3.3 圆周出口监测点分析
    4.4 不同转速下的压力脉动分析
        4.4.1 隔舌监测点分析
        4.4.2 叶轮流道监测点分析
        4.4.3 圆周出口监测点分析
    4.5 本章小结
5 空化对高速离心泵的流动特性影响
    5.1 空化的发展机理
    5.2 空化下外特性分析
    5.3 空化对高速离心泵内部流动分析
        5.3.1 体积分数分布
        5.3.2 速度分布
        5.3.3 径向力分析
    5.4 空化对压力脉动的影响分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 研究总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文及科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]立式轴流泵装置叶片区压力脉动数值分析[J]. 陈世杰,杨帆,黄辉,高慧.  流体机械. 2019(02)
[2]轴流泵内气液两相流动的数值模拟[J]. 张国玉,付强,陈铭,司翔宇.  水电能源科学. 2019(01)
[3]叶轮出口宽度对离心泵非定常性能的影响[J]. 万伦,宋文武,罗旭,陈建旭,虞佳颖.  中国农村水利水电. 2019(01)
[4]多工况空化条件下混流泵装置压力脉动试验研究[J]. 陈超,李彦军,裴吉,王文杰,吴天澄.  中国农村水利水电. 2019(01)
[5]低比转速离心泵气液两相流动的可视化试验及数值模拟[J]. 李重庆,邵春雷.  中南大学学报(自然科学版). 2018(11)
[6]不同流量下高速离心泵压力脉动特性分析[J]. 罗旭,宋文武,史玉青,万伦.  热能动力工程. 2018(08)
[7]微型半开式叶轮高速离心泵结构对效率影响的试验研究[J]. 吴玉珍,冉治通.  化工设备与管道. 2018(03)
[8]考虑气体压缩性的液力透平内气液两相流场分析[J]. 史广泰,刘洋,罗琨.  热能动力工程. 2018(05)
[9]低比转速离心泵叶轮瞬态空化特性分析[J]. 吴登昊,吴振兴,周佩剑,牟介刚,谷云庆,陈莹.  水力发电学报. 2018(03)
[10]微型高速离心泵多工况内部空化特性分析[J]. 罗旭,宋文武,陈建旭,虞佳颖.  水利水电技术. 2018(03)

博士论文
[1]气液两相流动结构复杂性分析[D]. 傅春.天津大学 2015
[2]高速离心泵内全流道三维流动及其流体诱发压力脉动研究[D]. 徐朝晖.清华大学 2004

硕士论文
[1]前置诱导轮对高速离心泵空化及压力脉动影响的研究[D]. 胡帅.西华大学 2018
[2]前置诱导轮高速离心泵内空化发展的数值模拟与实验研究[D]. 陈杰.浙江理工大学 2018
[3]气液两相条件下离心泵内部流动特性数值计算和试验研究[D]. 张克玉.江苏大学 2017



本文编号：3681138