首页> 中文学位 >流道渐缩型轴流式油气混输泵特性研究
【6h】

流道渐缩型轴流式油气混输泵特性研究

代理获取

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状及进展

1.2.1油气混输泵研究现状及进展

1.2.2类似于油气混输泵相关叶轮机械的研究

1.2.3泵内激励特性的研究

1.3 主要研究内容

1.4 本章小结

第2章 油气混输泵压缩单元设计及建模

2.1设计思路

2.2叶轮几何结构参数的选取

2.3整流器几何结构参数的选取

2.4油气混输泵压缩单元三维建模

2.5本章小结

第3章 气液两相数值模拟基本理论与方法

3.1数值模拟方法概述

3.2气液两相流基本方程

3.2.1控制方程

3.2.2湍流模型

3.3两相流理论及计算方法

3.3.1两相流理论

3.3.2两相流分析方法

3.3.3两相流数学模型

3.4边界条件

3.5混输泵性能参数计算

3.6网格无关性验证

3.7本章小结

第4 章 油气混输泵单级压缩单元稳态特性研究

4.1研究对象

4.2油气混输泵单级压缩单元外特性分析

4.3油气混输泵单级压缩单元内流场分析

4.3.1含气率为0时内流场分析

4.3.2气液两相时内流场分析

4.4本章小结

第5章 三级油气混输泵稳态特性研究

5.1研究方案

5.2三级油气混输泵外特性分析

5.3三级油气混输泵内流场分析

5.3.1不同方案下压力分析

5.3.2不同方案下含气率分析

5.3.3不同方案下速度分析

5.4三级油气混输泵轴向力分析

5.5改进方案的优化

5.5.1改进方案下不同优化模型外特性分析

5.5.2改进方案下不同优化模型内流场分析

5.5.3改进方案下不同优化模型轴向力分析

5.6本章小结

第6章 三级油气混输泵瞬态激励特性研究

6.1瞬态计算方法

6.1.1边界条件设置

6.1.2监测点设置

6.2不同优化模型各级叶轮压力脉动特性分析

6.2.1首级叶轮压力脉动特性

6.2.2次级叶轮压力脉动特性

6.2.3末级叶轮压力脉动特性

6.3不同优化模型叶轮受力分析

6.3.1不同模型轴向力分析

6.3.2不同模型径向力分析

6.4含气率变化对叶轮受力的影响

6.4.1不同含气率对轴向力的影响

6.4.2不同含气率对径向力的影响

6.5本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

展开▼

摘要

轴流式油气混输泵因其在油田开采中可减少管线分输设备、节约成本而被作为油气混输系统中的关键设备。本研究以提升混输泵水力性能和稳定性为目标,采用理论设计与数值模拟相结合的方法,对YQH-100型轴流式油气混输泵的结构参数进行优化设计,主要内容如下有两点:一、探讨整流器进口安放角对混输泵水力性能的影响;二、在最优整流器进口安放角的基础上对现有油气混输泵进行流道上的改进,提出流道渐缩型油气混输泵并进行了优化研究。具体如下: 1.针对原混输泵压缩单元动静交界处流动不均匀问题,以设计工况下泵的增压和效率提升为优化目标,设计了三种不同进口安放角的整流器,在不同含气率下对单级压缩单元进行稳态分析,当进口安放角增大时,整流器进口流速减小,叶片背面产生低速脱流区的起始点向进口方向移动,混输泵的增压能力、气液混合能力及效率均呈现出先增大后减小的趋势,对叶轮出口压力干涉减小,压力分布较为均匀,但平均压力较低;较小的进口安放角导致叶片间排挤加大,通流面积减小,动静交界处流速和压力的不均匀性增大。整流器进口安放角为15°/19°的压缩单元性能最优,其效率比原模型提高了1.7%。 2.针对油气混输泵在高含气率下的气液分离现象,参照压缩机内部结构,将三级油气混输泵改进为渐缩型流道,并在此基础上设计三种不同平均流道高度的模型,通过对比不同含气率下的稳态计算结果得出:随着含气率的升高,原模型效率逐渐降低,流道渐缩型油气混输泵效率先降低后增大,说明与原模型相比,改进后的模型在输送高含气率的气液混合介质时泵性能得到改善。对于改进后的模型来说,随着平均流道高度的减小,叶轮叶片工作面静压力分更为均匀,流道内的高含气区数量及面积逐渐减小,反映在外特性上为混输泵增压能力下降,但气液混合能力增强,流动分离损失减小,使得混输泵效率升高,综合考虑得出:平均流道高度为55mm时,流道渐缩型油气混输泵综合性能较优。 3.为研究油气混输泵的瞬态特性,在稳态计算的基础上对优化模型进行瞬态计算,对各模型压力脉动分析得出:叶轮内压力脉动主频为1倍叶频,说明叶轮内的压力脉动主要受叶轮旋转与叶轮叶片数的影响;叶轮进、出口的压力脉动主要集中在中低频,而叶轮中部在高频处也存在较为明显的压力波动。对各模型叶轮受力情况分析得出:一个旋转周期内,叶轮所受轴向力出现4个波动周期,叶轮所受径向力却出现8个波动周期,说明叶轮轴向力与径向力的波动周期与叶片数相关;随其平均流道高度的减小,叶轮所受轴向力也减小,但径向力却增加,综合考虑得出:平均流道高度为55mm时,流道渐缩型油气混输泵瞬态特性较优。对改进后的流道渐缩型油气混输泵在不同含气率下的叶轮受力分析得出:轴向力大小、径向力大小及其波动幅值与含气率负相关。 本研究改进了现有油气混输泵性能,对优化油气混输泵的水力设计、保证油气混输泵在高含气率情况下运行稳定性和研究泵内振动特性提供了重要的理论参考依据。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号