螺旋轴流泵叶轮内气液两相流分离特性及气堵机理

发布时间：2021-04-20 00:59

　　深海和边远油气田的开采和输运已经上升为国家能源战略的重要组成,多相混输系统在油气采输方面表现出的巨大优越性为油田的开发提供更优的选择。多相混输泵是混输系统的核心设备,其中螺旋轴流式气液混输泵凭借其输送流量大、对固体颗粒不敏感的特性而被广泛应用。由于气液相间较大的密度差引起的气液分离和气堵,是气液混输泵采输系统安全、可靠运行的最大影响因素。本文以自主设计的单级螺旋轴流式混输泵压缩单元为研究对象,利用欧拉双流体多相流模型和SST k-湍流模型对混输泵的内部流动进行数值计算。首先,在叶轮流道设立监测点,基于流道内流面气液两相径向速度和流道内气相体积分数的分布,考察了气泡在流道内的运行轨迹和其在流道壁面聚集的位置;其次,基于流道内气泡的受力分析,引入气液两相的排挤系数和分离系数表征流道内液体对气泡的排挤效应和气液两相的分离程度。探讨了混输泵叶轮流道内在有无径向压力梯度和不同区域条件下气液分离的动力学机制;最后,分析叶轮旋转一个周期内叶轮轮毂面的气相体积分数、压力等变化规律,通过引入叶轮对流体做功与流道静压的差值揭示了流道出口处气堵的发生机制。主要研究结论如下:（1）在叶轮子午面上,气泡的运动轨... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究背景及意义
    1.3 油气混输泵国内外研究现状及发展趋势
    1.4 叶片式气液混输泵叶轮内气液分离机理研究现状
    1.5 论文研究的主要内容
    1.6 本章小结
第2章 螺旋轴流式气液混输泵几何模型的建立及数值计算方法研究
    2.1 气液两相流的动态特性基础理论
    2.2 气液两相流动及基本方程
        2.2.1 气液两相流动
        2.2.2 两相流基本方程
    2.3 螺旋轴流式气液混输泵几何模型的建立
        2.3.1 混输泵结构参数
        2.3.2 叶轮的水力设计
    2.4 网格划分及网格的无关性检验
    2.5 气液两相流数值方法的选择
        2.5.1 多相流模型的选择
        2.5.2 多相流的时间格式
    2.6 本章小结
第3章 螺旋轴流式气液混输泵叶轮气液两相的分离机理
    3.1 混输泵叶轮流道内气液两相相态分离特性
        3.1.1 叶轮流道内气相介质的GVF分布
        3.1.2 叶轮流道内液相介质的径向速度分布
        3.1.3 叶轮流道内气相介质的径向速度分布
    3.2 叶轮内粒子的受力分析
        3.2.1 气泡受力分析
        3.2.2 气泡所受各力的数量级分析
    3.3 气泡轨道模型
    3.4 排挤效应
    3.5 径向压力梯度
    3.6 影响混输泵气液两相的分离因素
    3.7 本章小结
第4章 螺旋轴流式气液混输泵叶轮流道的气堵机理
    4.1 气堵
        4.1.1 气泡在叶轮流道的聚集
        4.1.2 气团对叶轮流道的堵塞
    4.2 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间取得的科研成果



本文编号：3148659