多相泵增压单元的工作理论与设计方法
发布时间：2023-02-26 22:01
螺旋轴流式多相泵是用于油田多相混输生产的一项新技术,针对该泵的研究开发现在已经成为一大热点。本文首先回顾了泵的水力设计、叶片设计理论及泵内流场数值计算的研究现状,明确了多相泵研究中亟待解决的几个问题:缺乏足够的理论基础,设计方法急需改进等。 本文采取的技术路线是理论、设计、实验及数值计算相结合,即首先研究泵的工作理论与混输机理,继而以理论为基础指导设计,给出一种设计方法,然后以实验与数值计算对工作理论与设计方法进行检验与修正。 具体内容包括:⑴较系统地进行了多相混输泵增压单元工作理论与混输机理的研究,分析了混输泵的外特性,首次建立了泵特性参数、混输能力与结构参数、运行参数和混合液参数的关系,并导出了相关式,为今后方便正确的设计多相泵增压单元提供理论依据;⑵在理论研究的基础上,初步形成了混输泵增压单元结构参数的一种新的设计方法,用以指导泵的子午面设计;⑶基于上述理论,针对均匀流模型,采用准三维反问题的研究思路,以速度矩作为控制参数,导出了混输泵叶型的速度梯度方程,并给出了增压单元叶片型状的反问题设计方法;针对双流体模型,采用准三维正问题的研究思路,分别推导出气相与液相在混输泵中的运动方程...
【文章页数】：174 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
论文创新点摘要
主要符号表
第1章 绪论
1.1 概述
1.2 混输泵增压单元的工作理论
1.3 轴流泵叶、导轮的水力设计
1.4 叶片设计理论分类
1.4.1 一维叶片设计理论
1.4.2 基于两类流面的准三维反问题计算
1.4.3 基于涡面的全三维叶片设计理论
1.4.4 叶轮与叶片的优化设计方法
1.5 泵内流场的数值计算
1.6 研究现状的总结与问题的提出
1.7 本文研究的主要工作
第2章 混输泵增压单元的工作理论
2.1 理论基础
2.1.1 圆柱层无关性假设
2.1.2 叶栅理论
2.1.3 速度三角形分析
2.1.4 速度环量与轴向速度的分布
2.2 混输泵特性参数与结构参数的关系
2.2.1 基本假设
2.2.2 流量分析
2.2.3 扬程分析
2.2.4 相态分离和气泡稳定
2.2.5 效率分析
2.3 本章小结
第3章 混输泵增压单元基本外形尺寸的确定
3.1 叶轮结构参数的选择
3.2 导轮结构参数的选择
3.3 本章小结
第4章 混输泵叶轮的准三维正反问题计算
4.1 问题的简化
4.2 基于两类相对流面的通用理论
4.3 利用准三维方法求解混输泵叶轮的反问题
4.3.1 叶片设计问题的提出
4.3.2 平均 S2m流面上叶轮反问题的速度梯度方程
4.3.3 选择合适的速度矩分布
4.3.4 利用准三维进行反问题的求解计算
4.4 利用准三维方法求解混输泵叶轮的正问题
4.4.1 叶轮中液体的 S2流面准三维正问题
4.4.2 叶轮中液体的 S1流面准三维正问题
4.4.3 叶轮中气体的准三维正问题
4.4.4 利用准三维进行混输泵正问题的计算
4.5 混输泵叶轮反问题计算实例
4.5.1 叶轮反问题的计算结果分析
4.5.2 反问题计算应注意的问题
4.6 混输泵叶轮正问题计算实例
4.6.1 叶轮 S2m流面的计算结果分析
4.6.2 叶轮 S1流面的计算结果分析
4.7 本章小结
第5章 混输泵导轮的准三维正反问题计算
5.1 利用准三维方法求解混输泵导轮的反问题
5.1.1 平均S2m流面上导轮反问题的速度梯度方程
5.1.2 选择合适的速度矩分布
5.2 利用准三维方法求解混输泵导轮的正问题
5.2.1 导轮中液体的 S2m流面准三维正问题
5.2.2 导轮中液体的 S1流面准三维正问题
5.2.3 导轮中气体的准三维正问题
5.3 混输泵导轮反问题计算实例
5.4 本章小结
第6章 利用遗传算法进行叶栅的优化设计
6.1 叶栅的优化设计与遗传算法
6.2 遗传算法的基本结构
6.2.1 遗传算法的一般流程和基本步骤
6.2.2 遗传算法的基本特点
6.3 基于遗传算法的多目标优化
6.4 基于遗传算法的多目标优化在叶轮设计中的应用
6.4.1 叶片形状的参数化技术
6.4.2 流动分析方法的合理选择
6.4.3 应用遗传算法对叶轮优化设计的具体步骤
6.4.4 叶片型线的评估准则
6.5 叶轮叶片型线的优化结果与分析
6.5.1 优化过程的分析
6.5.2 优化结果之间的对比分析
6.5.3 优化结果与初始叶型的对比分析
6.6 本章小结
第7章 混输泵增压单元的数值计算
7.1 数值计算的优点与局限性
7.2 叶栅内流场的特征
7.3 FLUENT 简介
7.3.1 通用多相流模型
7.3.2 可动区域中流动问题的建模
7.4 FLUENT 的具体计算
7.4.1 理论分析模型
7.4.2 多相混输泵及其实验
7.4.3 数值建模与网格划分
7.4.4 控制方程与边界条件
7.4.5 数值计算结果与分析
7.5 混输泵的外特性研究
7.5.1 输送纯水时的外特性
7.5.2 混输时的外特性
7.5.3 混输泵的总体评价
7.6 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
作者简介
本文编号：3750967
【文章页数】：174 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
论文创新点摘要
主要符号表
第1章 绪论
1.1 概述
1.2 混输泵增压单元的工作理论
1.3 轴流泵叶、导轮的水力设计
1.4 叶片设计理论分类
1.4.1 一维叶片设计理论
1.4.2 基于两类流面的准三维反问题计算
1.4.3 基于涡面的全三维叶片设计理论
1.4.4 叶轮与叶片的优化设计方法
1.5 泵内流场的数值计算
1.6 研究现状的总结与问题的提出
1.7 本文研究的主要工作
第2章 混输泵增压单元的工作理论
2.1 理论基础
2.1.1 圆柱层无关性假设
2.1.2 叶栅理论
2.1.3 速度三角形分析
2.1.4 速度环量与轴向速度的分布
2.2 混输泵特性参数与结构参数的关系
2.2.1 基本假设
2.2.2 流量分析
2.2.3 扬程分析
2.2.4 相态分离和气泡稳定
2.2.5 效率分析
2.3 本章小结
第3章 混输泵增压单元基本外形尺寸的确定
3.1 叶轮结构参数的选择
3.2 导轮结构参数的选择
3.3 本章小结
第4章 混输泵叶轮的准三维正反问题计算
4.1 问题的简化
4.2 基于两类相对流面的通用理论
4.3 利用准三维方法求解混输泵叶轮的反问题
4.3.1 叶片设计问题的提出
4.3.2 平均 S2m流面上叶轮反问题的速度梯度方程
4.3.3 选择合适的速度矩分布
4.3.4 利用准三维进行反问题的求解计算
4.4 利用准三维方法求解混输泵叶轮的正问题
4.4.1 叶轮中液体的 S2流面准三维正问题
4.4.2 叶轮中液体的 S1流面准三维正问题
4.4.3 叶轮中气体的准三维正问题
4.4.4 利用准三维进行混输泵正问题的计算
4.5 混输泵叶轮反问题计算实例
4.5.1 叶轮反问题的计算结果分析
4.5.2 反问题计算应注意的问题
4.6 混输泵叶轮正问题计算实例
4.6.1 叶轮 S2m流面的计算结果分析
4.6.2 叶轮 S1流面的计算结果分析
4.7 本章小结
第5章 混输泵导轮的准三维正反问题计算
5.1 利用准三维方法求解混输泵导轮的反问题
5.1.1 平均S2m流面上导轮反问题的速度梯度方程
5.1.2 选择合适的速度矩分布
5.2 利用准三维方法求解混输泵导轮的正问题
5.2.1 导轮中液体的 S2m流面准三维正问题
5.2.2 导轮中液体的 S1流面准三维正问题
5.2.3 导轮中气体的准三维正问题
5.3 混输泵导轮反问题计算实例
5.4 本章小结
第6章 利用遗传算法进行叶栅的优化设计
6.1 叶栅的优化设计与遗传算法
6.2 遗传算法的基本结构
6.2.1 遗传算法的一般流程和基本步骤
6.2.2 遗传算法的基本特点
6.3 基于遗传算法的多目标优化
6.4 基于遗传算法的多目标优化在叶轮设计中的应用
6.4.1 叶片形状的参数化技术
6.4.2 流动分析方法的合理选择
6.4.3 应用遗传算法对叶轮优化设计的具体步骤
6.4.4 叶片型线的评估准则
6.5 叶轮叶片型线的优化结果与分析
6.5.1 优化过程的分析
6.5.2 优化结果之间的对比分析
6.5.3 优化结果与初始叶型的对比分析
6.6 本章小结
第7章 混输泵增压单元的数值计算
7.1 数值计算的优点与局限性
7.2 叶栅内流场的特征
7.3 FLUENT 简介
7.3.1 通用多相流模型
7.3.2 可动区域中流动问题的建模
7.4 FLUENT 的具体计算
7.4.1 理论分析模型
7.4.2 多相混输泵及其实验
7.4.3 数值建模与网格划分
7.4.4 控制方程与边界条件
7.4.5 数值计算结果与分析
7.5 混输泵的外特性研究
7.5.1 输送纯水时的外特性
7.5.2 混输时的外特性
7.5.3 混输泵的总体评价
7.6 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
作者简介
本文编号：3750967
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/3750967.html
