提高油气混输泵气液均匀混合的方法及研究

发布时间：2017-03-18 09:09

  本文关键词：提高油气混输泵气液均匀混合的方法及研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在能源越来越急需的时代,为了使油田寿命得以延长并提高采油率,多相混输技术越来越显示其重要性和必要性。油气混输泵属于轴流式叶片机械,是一种低效率的水力机械,是因为随着含气率的增大气液两相会发生分离,形成气堵现象,阻碍流体流动。如果能将相态分离所产生的滞留气团通过排放或粉碎等方式排出泵体,则泵的性能将会得以改善,因此可以在结构上采取一些措施,改善泵在输送多相介质时的性能。本文就从这一点出发,以自主研发的YQH-100油气混输泵作为研究对象,采用理论分析与数值模拟相结合的方法进行研究分析,研究内容和结果如下:1.在动叶叶片上添加不同尺寸的附属结构“辅翼”,进行计算分析。首先在动叶片上添加尺寸为从叶片头部延伸到尾部的全“辅翼”,有三种方案:方案一(PW)在叶片背面添加辅翼(Pressure side Wing);方案二(SW)在叶片工作面添加“辅翼”(Suction side Wing);方案三(DW)在叶片两面均加“辅翼”(Double side Wing)。在五种含气率(0,10%,30%,50%,80%)下,通过模拟计算,分析三种方案下油气混输泵的性能,然后选取方案较优的一种结构,改变“辅翼”的尺寸,改为从叶片中间延伸到叶片尾部的半“辅翼”(Half-suction side Wing)即方案HSW,同样进行五种工况下的数值模拟,又进行了纯水状态下变流量的计算。2.方案一PW、方案二SW、方案三DW中,由于在动叶叶片上增加了附属结构,水力损失增大,使得油气混输泵的扬程和效率均降低,在叶片背面添加辅翼的方案降低值相对较小,从气液混合现象来看,添加辅翼可以有效的促进气液混合,气液混合更均匀。方案HSW,在纯水工况下,扬程和效率均高于原模型;含气率变化时,扬程和效率均有所提高,压力分布更均匀,相比原模型,气液混合效果更佳,而且在高含气率下效果更明显,同时叶轮的增压能力增。从外特性和内流场结构两方面来看,HSW方案达到预期效果,且最为可行。3.在动叶片上气体聚集处开若干小孔,通过叶片工作面和叶片背面所形成的压差来形成流体的贯穿,打碎气囊。打孔的位置在叶片中间靠近叶片出口的某段位置上,且靠近轮毂处,因为该处是气泡最容易积聚的区域。开孔个数分别为2个和4个,记为“2K、4K”,孔的直径大小取为3mm,分别在含气率为0,10%,30%,50%,80%五种工况下进行数值模拟,并且跟叶片上不开孔的原模型“OM”的情况下比较分析。在高含气率工况下,方案2K和方案4K均使油气混输泵的扬程和效率都比不开孔的情况下有所提高;在叶轮轮毂处靠近叶片出口形成的气团现象有所改善,气体聚集区域减小,气液分布均匀,使得气液混合能力提高,而且叶片开孔后,叶轮的增压能力也比原型的增压能力强。
【关键词】：油气混输泵 叶轮 含气率 气液混合 气团
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE974
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 油气混输泵概述及研究意义11-12
• 1.2 国外研究现状12-13
• 1.3 国内研究现状13-14
• 1.4 本文研究内容14-15
• 1.5 小结15-16
• 第二章 数值模拟理论和计算过程16-31
• 2.1 气液两相流理论16-17
• 2.1.1 相和两相流理论16
• 2.1.2 气液两相流16-17
• 2.2 气液两相基本参数介绍17-18
• 2.2.1 气相介质含量17
• 2.2.2 滑速比17-18
• 2.2.3 两相介质密度18
• 2.3 两相流的基本控制方程18-19
• 2.3.1 连续性方程18
• 2.3.2 动量守恒方程18-19
• 2.4 两相流模型选择19-22
• 2.4.1 多相流模型简介19-20
• 2.4.2 湍流模型20-22
• 2.5 计算域模型的建立22-24
• 2.6 网格划分24-28
• 2.6.1 网格生成软件24-25
• 2.6.2 网格生成方法25-26
• 2.6.3 网格划分过程26-28
• 2.6.4 网格无关性验证28
• 2.7 近壁区域的处理28-29
• 2.8 数值模拟参数设置29
• 2.9 本章小结29-31
• 第三章 采用辅翼的油气混输泵的性能分析31-49
• 3.1 动叶片添加全“辅翼”方案下油气混输泵的数值模拟31-40
• 3.1.1 不同方案下油气混输泵外特性的分析31-33
• 3.1.2 动叶叶片表面压力分析33-36
• 3.1.3 速度分析36-38
• 3.1.4 不同方案下气相变化38-40
• 3.2 在动叶片背面中部至出口处添加“辅翼”的流场模拟分析40-46
• 3.2.1 油气混输泵的外特性分析40-43
• 3.2.2 动叶叶片表面压力分析43-45
• 3.2.3 气相分布45-46
• 3.3 叶轮的增压对比46-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 叶片开孔在高含气率下对气液混合的影响49-58
• 4.1 油气混输泵的外特性分析49-50
• 4.2 动叶叶片表面压力分析50-53
• 4.3 速度分析53-54
• 4.4 气相分布分析54-56
• 4.5 叶轮增压对比56-57
• 4.6 本章小结57-58
• 第五章 总结与展望58-60
• 5.1 结论58-59
• 5.2 展望59-60
• 参考文献60-65
• 致谢65-66
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录66

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 金锋,张建军,孙湘兰,王p，

本文编号：254239