螺旋轴流式油气混输泵内场流致噪声的数值研究

发布时间：2020-11-14 17:51

　　 螺旋轴流式混输泵作为油田开采的重要设备之一,在多相介质输送方面具有非常广阔的应用前景。混输泵的流致噪声特性对系统的安全稳定运行有重要影响,降低混输泵的流动诱导噪声是控制管路设施向外辐射噪声的重要措施。本文以自主设计的YQH-100型轴流式混输泵为对象,基于SST k-ω湍流模型和声学边界元法,进行混输泵流场和内声场的数值研究,分析泵内部流场、压力脉动及内场流致噪声特性,以期为混输泵流致噪声的控制提供参考。本文的主要研究内容及取得的成果如下:1.对给定参数的YQH-100型油气混输泵进行水力设计、三维建模、网格划分及数值计算。结果表明,泵的扬程、效率等性能参数满足设计要求,证明了水力设计的合理性。2.分析油气混输泵内部定常和非定常流动特性,结果表明混输泵导叶内的复杂流动现象如回流、漩涡等随流量的增大其流动状况得到改善;叶轮与导叶动静干涉区域压力梯度较大;叶轮和导叶之间的动静干涉作用是影响混输泵内压力脉动特性的重要因素,叶轮内部流场压力脉动的特征频率为叶轮叶频及其倍频处,导叶内部的压力脉动特性与叶轮叶片数和泵的转速有关;相比压缩级内的动静耦合作用,级间耦合作用剧烈得多;随流量的增大,混输泵压缩级内流动状态受到叶轮与导叶间的动静干涉作用逐渐增强,而受到泵轴转速的影响逐渐减弱,首级叶轮进口处的流动状态受泵轴转速影响较大。3.分别计算叶轮、导叶和蜗壳内场流致噪声,结果表明:混输泵叶轮、导叶和蜗壳三个过流部件中,叶轮诱导噪声的声压级最大,导叶的次之,蜗壳的最小。叶轮诱导噪声以轴频为周期脉动,在叶轮叶频处出现较明显的脉动幅值;导叶诱导噪声的脉动幅值主要表现在导叶叶频、叶轮叶频及其倍频处;蜗壳诱导噪声主要表现在大于导叶叶频的中高频段,由泵的转速、叶轮叶片数和导叶叶片数共同作用。4.分析额定工况下混输泵在不同含气率条件下叶轮、导叶和蜗壳诱导噪声的辐射特性,结果表明含气率变化对各过流部件流致噪声的影响规律一致,流致噪声水平均随含气率的增大逐渐降低。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TE92
【部分图文】：

轴流式油气混输泵流致噪声的数值模拟研究 2 章 轴流式油气混输泵的水力设计给定的设计参数，设计一台型号为 YQH-100 的油气混设计，确定泵的总体结构形式，为后续内部流场脉动奠定基础。气混输泵工作原理混输泵同时具有叶片泵和压缩机的双重特性，增压单元叶组成一级增压单元，混输泵压缩单元的结构如图 2流体做功使其获得动能和压能，经过导叶的扩压作用叶同时具有整流的作用，流体经整流以后以相对较好单元。

饕院笠韵喽越虾玫牧鞫?刺??胂乱患对鲅沟ピ?Ｍ?2.1 轴流式油气混输泵压缩单元结构图2.2 设计原则和设计参数混输泵设计的基本原则是尽量控制气液两相在垂直流动方向上的相对均匀和稳定，多相流体不发生分离，从而获得最大的扬程和较高的效率[26]。目前关于轴流式混输泵理论设计方面的研究，尚未形成精确的理论推导公式及设计方法。泵增压单元的设计大部分是借鉴现有泵型的经验公式进行，因此在设计方面导致该泵不一定能够达到理想的效率。本文借鉴轴流泵、压缩机、国内外混输泵设计经验以及混输泵已有的实验结果，根据给定的设计参数进行各过流部件的水力设计。轴流式混输泵的设计关键是叶轮和导叶的设计，设计时，综合考虑扬程、流量和效率等特性的要求，协调各参数与混输能力的关系进行各参数的选取。本文轴流式混输泵的主要设计参数如表 2.1 所示：

轴流式油气混输泵流致噪声的数值模拟研究水力设计旋转的叶轮将机械能转化为流体的动能，是该泵中唯一的做对整个泵的性能至关重要。轴流式混输泵叶轮的基本结构形毂两种，其基本结构和圆柱面展开分别如图 2.3 和图 2.4 所前人对混输泵进行的实验研究可知，对于转速一定的同一台含气率条件下的最高效率点处，其对应的进口体积总流量几设计时可以忽略含气率对流量的影响。设计时，采用锥形轮毂。其目的在于增大进口通流面积，叶片扭曲程度和出口处的二次流损失。
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本文编号：2883775