混合式油氣混輸泵性能的數(shù)值分析.pdf

1、作為油氣混輸?shù)暮诵脑O(shè)備，研究開(kāi)發(fā)含氣率適應(yīng)范圍大，可靠性高，性能良好的油氣混輸泵已成為現(xiàn)在研究的趨勢(shì)。本文在本課題組自主研發(fā)設(shè)計(jì)的YQH-100型油氣混輸泵的基礎(chǔ)上，用混流式葉輪替換軸流式油氣混輸泵末級(jí)葉輪形成一種混合式油氣混輸泵,以此探討混流式葉輪對(duì)YQH-100型油氣混輸泵揚(yáng)程和效率的影響以及比較此種方法的優(yōu)劣。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行水力設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出葉輪外徑分別為212mm，222mm和232mm的三個(gè)混流式葉輪方案，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的空間導(dǎo)

2、葉和螺旋形壓出室與其匹配。以最終得到的混合式油氣混輸泵為研究對(duì)象，對(duì)該泵求解域進(jìn)行整機(jī)三維建模，并采用Mixture模型，選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型，速度壓力耦合計(jì)算采用SIMPLEC算法對(duì)該泵進(jìn)行全流場(chǎng)的數(shù)值模擬計(jì)算，探討混合式油氣混輸泵的性能變化。
　　本文主要的研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:
　?。?）在體積含氣率為0，10％，30%，50%，70%時(shí)，對(duì)三種方案下的混合式油氣混輸泵進(jìn)行全流場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算。分析發(fā)現(xiàn)，從方案一到方案三

3、隨著末級(jí)混流式葉輪外徑的依次增大，混合式油氣混輸泵的揚(yáng)程和效率都得到明顯的提高。對(duì)比三個(gè)方案發(fā)現(xiàn)，隨著含氣率的升高，方案一混合式油氣混輸泵的揚(yáng)程和效率下降幅度較小；方案二混合式油氣混輸泵的揚(yáng)程在含氣率為0.3時(shí)下降較大，而且效率的減小也很明顯；方案三混合式油氣混輸泵的揚(yáng)程和效率的下降幅度最大，揚(yáng)程下降的最大差值為5%，效率下降的最大差值為3.6%。
　?。?）對(duì)三個(gè)方案流道內(nèi)部的氣相、壓力、湍動(dòng)能分布進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，混合式油氣混輸泵

4、末級(jí)混流式葉輪葉片工作面和背面的壓力分布都是從葉片的進(jìn)口邊到出口邊不斷增大，壓力梯度明顯，并且隨著含氣率的升高，葉片工作面和背面的壓力梯度都減小。在不同的含氣率下，混合式油氣混輸泵末級(jí)混流式葉輪內(nèi)的氣相分布基本上較均勻，但含氣率為70%時(shí)，在混流式葉輪的出口處容易出現(xiàn)氣液分離的現(xiàn)象?；旌鲜接蜌饣燧敱媚┘?jí)混流式葉輪內(nèi)湍動(dòng)能的分布不隨含氣率的增大而發(fā)生變化，都是在葉片的進(jìn)口邊出現(xiàn)最大湍動(dòng)能，但隨著混流式葉輪外徑的增大，湍動(dòng)能的分布趨于不均勻

5、。
　?。?）以混流式葉輪直徑為212mm的混合式油氣混輸泵為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)比混合式油氣混輸泵與原型泵二級(jí)軸流式葉輪內(nèi)部流動(dòng)特性，發(fā)現(xiàn)混合式油氣混輸泵葉輪內(nèi)部的流動(dòng)更加通暢，葉片表面的流速分布更加均勻。在高含氣率時(shí)原型泵葉輪葉片背面出現(xiàn)明顯的漩渦，而混合式油氣混輸泵葉輪葉片背面并無(wú)回流現(xiàn)象。
　?。?）為研究混流式葉輪內(nèi)部流動(dòng)情況，分析混流式葉輪流道中間流面上的流速分布得出，在同一流量下，隨著含氣率升高，混流式葉輪中間流面