含气率对多相混输泵内气液两相分布规律的影响

发布时间：2021-10-31 18:09

　　为探究含气率对多相混输泵内气液两相分布规律的影响,基于标准的k-ε湍流模型和时均N-S方程,对不同含气率下混输泵内的流态进行数值计算,分析混输泵内不同位置处的气液两相分布规律。结果表明:不同增压单元叶轮进口截面到出口截面的气相体积分数从轮毂至轮缘逐渐变小,同时叶轮靠近轮毂处、轮毂至轮缘中间位置处以及轮缘处的最大气体体积分数位置将随着含气率的增加而增加。另外在离心力的作用下混输泵叶轮内越靠近轮缘液相越集中,越靠近轮毂气相越集中。此研究结果为提高多相混输泵的混输性能和运行效率提供了参考。 

【文章来源】：船舶工程. 2020,42(08)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

三级轴流式油气混输泵全流道三维模型

在进行CFD计算之前，需要将空间上连续的计算域进行划分，进而确定节点，即网格划分，而ICEM作为一种专业的CAE前处理软件而在叶轮机械中得到了广泛的应用，因此利用ICEM进行网格划分，进而保证网格质量。本次网格划分中，对增压单元采用结构网格划分，对吸入室及压出室则采用适应性较强的非结构网格。在叶片表面采用O型网格进行加密，控制叶片表面y+值，降低网格对流动计算的影响，提高求解精确性，使用标准壁面函数进行近壁面处理。另外根据流体流动情况，对局部位置进行加密，进而精准捕捉流态。经过网格无关性验证之后，最终网格数确定在400万左右，最终选取的计算网格叶片表面y+值分布在1～80之间。其增压单元网格见图2。2.5 边界条件设置

图3为设计工况不同含气率GVF下0.05倍叶高（轮毂）处泵内的气相体积分布云图。由图3可看出，随着含气率的增加，叶轮内的最大气体体积分数和最大气体体积分数区域逐渐增加，且该区域主要集中在首级叶轮出口和首级导叶进口之间的区域，同时随着含气率的增加该区域逐渐向次级和末级相应区域移动。另外还可以看出随着含气率的增加叶轮内的气相体积分布的均匀性发生了较大的改变，且在含气率等于0.15时其均匀性最差。由此可见含气率对混输泵叶轮内的气相体积分布规律有较大影响，且影响较大的区域主要集中在叶轮出口到导叶进口区域。图4为设计工况不同含气率下0.5倍叶高处泵内的气相体积分布云图。由图4可看出，随着含气率的增加，叶轮内的最大气体体积分数区域也逐渐增加，但与轮毂处不同的是，在0.5倍叶高处随着含气率的增加最大气体体积分数区域主要集中在导叶内，且随着含气率的增加，导叶内的最大气体体积分数的区域从导叶叶片的吸力面逐渐向导叶的整个流道内扩散。

【参考文献】：
期刊论文
[1]螺旋轴流式多相混输泵叶轮域的能量特性[J]. 史广泰,罗琨,刘宗库,王志文.  排灌机械工程学报. 2020(07)
[2]叶片式气液混输泵径向力与流态的相关性规律[J]. 肖文扬,谭磊.  水力发电学报. 2019(11)
[3]螺旋轴流式油气混输泵研究现状[J]. 薛卫国,曹光达.  石油和化工设备. 2019(03)
[4]基于非均相流模型的离心泵气液两相流动数值研究[J]. 袁建平,张克玉,司乔瑞,周帮伦,唐苑峰,金中坤.  农业机械学报. 2017(01)
[5]三级螺旋轴流式混输泵可压缩流场数值模拟[J]. 张金亚,蔡淑杰,朱宏武,杨珂,强睿.  农业机械学报. 2014(09)
[6]海底油气多相混输泵的研究与应用[J]. 李松山,曹锋,邢子文.  流体机械. 2011(03)

硕士论文
[1]螺旋轴流式多相泵的气液混输特性[D]. 袁仕芳.兰州理工大学 2019
[2]含气率变化对轴流式油气混输泵轴扭应力的影响及改善[D]. 冯志丹.兰州理工大学 2014



本文编号：3468607