天然氣氣田水回收裝置中軸流泵的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、天然氣的凈化處理工藝過程會(huì)產(chǎn)生大量的氣田水，如果氣田水不處理或直接排放將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失，影響油氣田的安全生產(chǎn)。本論文研究的天然氣氣田水回收裝置用軸流泵，是為氣田水的循環(huán)利用提供一種大流量，低揚(yáng)程的流體動(dòng)力設(shè)備。
　　在軸流泵的內(nèi)部流動(dòng)中，葉輪內(nèi)水流的流動(dòng)是非常復(fù)雜的，要想了解和掌握軸流泵葉輪內(nèi)部的流動(dòng)規(guī)律，必須對(duì)其進(jìn)行深入的研究。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及商用CFD軟件的發(fā)展，對(duì)軸流泵內(nèi)部進(jìn)行全三維的數(shù)值模擬計(jì)算已不再困難。

2、本文利用ANSYSCFX軟件獲得了軸流泵葉輪內(nèi)部流場(chǎng)的速度、壓力、矢量等流動(dòng)狀態(tài)信息，較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)了軸流泵的效率，揚(yáng)程等外特性。軸流泵在運(yùn)行過程中，葉片根部裂紋是葉輪強(qiáng)度破壞的主要原因之一，利用ANSYS軟件的流固耦合分析功能可以快速的對(duì)軸流泵葉輪進(jìn)行應(yīng)力分析，校核葉片強(qiáng)度，指導(dǎo)葉片設(shè)計(jì)并且保證軸流泵的安全運(yùn)行。
　　本文對(duì)軸流泵內(nèi)部流場(chǎng)和葉片強(qiáng)度分析展開了較為廣泛的研究。主要研究工作和取得的主要成果如下：
　　1、對(duì)國(guó)內(nèi)

3、外軸流泵內(nèi)部流場(chǎng)計(jì)算和葉片強(qiáng)度分析的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)明闡述和分析比較，確定了本文的研究?jī)?nèi)容；
　　2、闡述了軸流泵設(shè)計(jì)的基本理論、流場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算的基本方法、計(jì)算中湍流模型的選擇以及流固耦合分析的基本理論；
　　3、在軸流泵葉片水力設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用三維造型軟件UG對(duì)軸流泵的葉輪進(jìn)行三維實(shí)體造型，建立了軸流泵內(nèi)部流場(chǎng)計(jì)算的全流道幾何模型及應(yīng)力分析計(jì)算的葉輪幾何模型，借助ANSYS軟件對(duì)幾何模型進(jìn)行了網(wǎng)格劃分，分別得到了軸流泵

4、葉輪流場(chǎng)計(jì)算和流固耦合計(jì)算的網(wǎng)格；
　　4、采用ANSYSCFX軟件基于雷諾應(yīng)力時(shí)均N-S方程、標(biāo)準(zhǔn)湍流模型和SMIPLEC算法，對(duì)不同工況下軸流泵內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，獲得葉片表面的壓力及速度場(chǎng)分布，驗(yàn)證了圓柱層無(wú)關(guān)性假定，對(duì)軸流泵的外特性進(jìn)行了預(yù)測(cè)；
　　5、利用ANSYS軟件完成了葉輪水壓力載荷的施加，同時(shí)考慮離心力的影響，對(duì)葉片進(jìn)行了應(yīng)力分析，得到了葉片的總體變形及應(yīng)力分布情況，分析了葉片根部應(yīng)力集中產(chǎn)生的原因，校