深井射流泵设计与分析

发布时间：2017-08-24 00:46

  本文关键词：深井射流泵设计与分析

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【摘要】：射流泵是一种以流体为工作介质,通过流体射流紊动扩散作用,来传递能量、质量的流体机械和反应设备。已经被广泛运用于水利、冶金、电力、石油、化工、交通等多个国民经济的重要领域。随着空气动力学和流体力学的兴起,射流技术的应用也随之发展。射流泵因其结构简单,工作性能可靠,加工工艺简单的特点受到了广泛的关注,尤其是在高温、高压、真空和井下等特殊的工作环境中展现出了的优越性能,使得其在社会生产中,尤其是在采油工程中展现出了重大的作用。 本文对深井工况下的射流泵理论与其设计方法进行了较为全面系统的研究,所做的主要工作有： 1.深井射流泵理论研究：推导射流泵最优效率方程,运用MATLAB的迭代方法,求解射流泵最优解,最终得到射流泵深井工况下最优参数计算方法。 2.深井射流泵设计：根据深井实际工作情况并结合推导的基本性能方程,采用常规设计和新提出深井最优参数计算方法,对射流泵的结构参数和射流泵性能参数进行了优选和设计。 3.深井射流泵数值模拟：利用CFX对常规设计射流泵和新设计深井射流泵进行在深井工况下的数值模拟,对比分析模拟曲线与理论曲线,以及两种设计方法优劣。模拟多喷嘴射流泵、椭圆喷嘴射流泵等特型射流泵在深井工况下的内部流动情况,确定深井工况下最适合的射流泵类型。针对面积比、喉管长度、喉嘴距和扩散角等四个参数进行优化,修正提出的设计公式。 4.深井射流泵设计软件开发：采用COM组件技术,实现了VB.NET和MATLAB的混合编程。根据提出的深井射流泵理论和其基本特性,开发了深井采油射流泵设计软件。
【关键词】：射流泵 采油工程 数值模拟 深井 最优参数
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH38
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 研究的目的和意义8-9
• 1.2 国内外发展现状9-13
• 1.2.1 国外发展现状9-10
• 1.2.2 国内发展现状10-13
• 1.3 射流泵在深井采油工程中存在的问题13-14
• 1.4 本文的研究方案14-15
• 第2章 射流泵基本结构与设计理论15-33
• 2.1 射流泵的结构特点及工作原理15-16
• 2.2 射流泵的基本性能参数16
• 2.3 射流泵的基本理论16-19
• 2.3.1 射流的分类16-17
• 2.3.2 射流的结构17-18
• 2.3.3 不可压缩流体湍射微分方程18-19
• 2.3.4 射流问题的积分方法19
• 2.4 有限空间射流的基本理论19-21
• 2.4.1 流动结构20
• 2.4.2 有限空间射流基本特性20-21
• 2.5 射流的基本方程21-24
• 2.6 射流泵的最优参数24-28
• 2.6.1 射流泵效率定义24-26
• 2.6.2 射流泵的效率顶点曲线方程26-27
• 2.6.3 射流泵性能包络线方程27-28
• 2.7 最优参数方程的数值解和利用MATLAB的图形绘制28-31
• 2.7.1 性能包络曲线的数值计算方法28
• 2.7.2 射流泵性能方程的简化28-30
• 2.7.3 射流泵包络曲线的绘制30-31
• 2.8 本章小结31-33
• 第3章 深井射流泵设计33-45
• 3.1 射流泵深井工况基本参数33
• 3.2 理论设计方法33-43
• 3.2.1 射流泵工作管线流阻计算34-37
• 3.2.2 射流泵工况参数计算37-43
• 3.3 本章小结43-45
• 第4章 深井射流泵流场数值模拟45-63
• 4.1 数值模拟方法概述45-47
• 4.1.1 计算流体力学简述45
• 4.1.2 CFX简介45-46
• 4.1.3 湍流模型和控制方程46-47
• 4.2 两种设计方法的数值模拟47-52
• 4.2.1 几何模型建立47-48
• 4.2.2 射流泵流场的网格划分48-50
• 4.2.3 边界条件的确定50-51
• 4.2.4 求解控制参数的设置51-52
• 4.3 两种设计方法模拟结果的对比分析52-56
• 4.4 新设计深井射流泵模拟验证56-61
• 4.4.1 新设计深井射流泵的模拟性能曲线和理论对比分析56-58
• 4.4.2 新设计深井射流泵深井举升粘度流体模拟58-60
• 4.4.3 新设计深井射流泵深井举升含气粘度流体模拟60-61
• 4.5 本章小结61-63
• 第5章 深井射流泵的结构选型和优选63-81
• 5.1 深井工况多种结构射流泵的选型63-69
• 5.2 射流泵各主要参数深井设计方法的优选69-79
• 5.2.1 面积比优选69-71
• 5.2.2 喉管长径比优选71-74
• 5.2.3 喉嘴距的优选74-77
• 5.2.4 扩散角的优选77-79
• 5.2.5 深井设计方法参数优选分析79
• 5.3 本章小结79-81
• 第6章 深井射流泵设计软件开发81-89
• 6.1 深井射流泵设计软件设计原则81
• 6.2 深井射流泵设计软件开发81-87
• 6.2.1 VB.NET调用MATLAB82-84
• 6.2.2 主要功能介绍84-87
• 6.3 本章小结87-89
• 第7章 总结与展望89-91
• 7.1 总结89-90
• 7.1.1 本文的主要结论89-90
• 7.1.2 本文的主要创新点90
• 7.2 展望90-91
• 致谢91-92
• 参考文献92-96
• 附录96-98
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果98

【参考文献】

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本文编号：728280