潛油離心泵流場(chǎng)的數(shù)值分析.pdf

1、潛油離心泵是多級(jí)節(jié)段式離心泵,其每級(jí)由葉輪和導(dǎo)輪組成,廣泛應(yīng)用于油井采油.由于其需求的特殊性,給離心泵的設(shè)計(jì)帶來(lái)一定難度.近年來(lái),隨著計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的發(fā)展,從研究離心泵流體流動(dòng)機(jī)理出發(fā),數(shù)值仿真研究離心泵內(nèi)部流動(dòng),使用數(shù)值仿真結(jié)果來(lái)指導(dǎo)泵的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為可能.該文應(yīng)用商業(yè)CFD軟件FLUENT研究潛油離心泵的內(nèi)部流動(dòng),主要作了以下幾方面工作:綜述了計(jì)算流體力學(xué)的概念、研究?jī)?nèi)容、發(fā)展趨勢(shì)以及介紹各通用CFD軟件,分析了計(jì)算流體力學(xué)即

2、通用CFD軟件在離心泵或葉輪機(jī)械中的應(yīng)用情況,指出CFD方法在離心泵設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì).詳細(xì)介紹了該文研究相關(guān)的雷諾時(shí)均方程、標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、SIMPLE計(jì)算方法、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格技術(shù)和邊界條件,以及所用到的幾何三維建模方法.應(yīng)用GAMBIT軟件對(duì)扭曲葉片和圓柱形葉片兩種不同葉片形狀的潛油離心泵進(jìn)行幾何建模并生成網(wǎng)格,應(yīng)用FLUENT軟件分別計(jì)算了三種不同工況條件下扭曲葉片和圓柱形葉片葉輪、導(dǎo)輪內(nèi)部三維紊流流動(dòng),得到大量的三維紊流場(chǎng)的分析結(jié)果,包括

3、靜壓分布圖、總壓分布圖、速度矢量分布圖等.數(shù)值仿真結(jié)果捕捉到了離心泵內(nèi)部許多重要的流動(dòng)現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)了渦流、尾流、沖角偏離等不良流動(dòng)現(xiàn)象.對(duì)計(jì)算所得的泵水力特性曲線(xiàn)與試驗(yàn)水力特性曲線(xiàn)作了比較,發(fā)現(xiàn)二者的吻合性良好,從而驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果的正確性.兩種葉片泵在設(shè)計(jì)工況都有著良好的流動(dòng)性能,在非設(shè)計(jì)工況出現(xiàn)了不良流動(dòng)現(xiàn)象,影響了泵的效率.計(jì)算結(jié)果還顯示:葉輪有著良好的水力性能,特別是扭曲葉片葉輪,即使在非設(shè)計(jì)工況都沒(méi)有出現(xiàn)嚴(yán)重的不良流動(dòng)現(xiàn)象,而導(dǎo)輪