Numerical study on void fraction wave of reciprocating multiphase pumps with high gas rates based on real gas models

Yi Ma; Yutao Chen; Shengchang Zhang

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Numerical study on void fraction wave of reciprocating multiphase pumps with high gas rates based on real gas models

机译：基于真实气体模型的高气体速率往复式多相泵空隙分数波的数值研究

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Instantaneous gas–liquid flow and distribution have an important influence on the performance of a multiphase pump, especially under the high gas content conditions. How to accurately simulate the complete working cycle of a multiphase pump and reflect the transient oil-gas flow inside the pump cavity are the main difficulties of the study. A three-dimensional whole-cycle numerical simulation has been conducted to predict the void fraction waves of the reciprocating multiphase pumps under the high gas rates and to evaluate the effects of multi-case parameters on its pulsation characteristics. The instantaneous two-phase distribution and fluctuation characteristic accompanying the movement of the piston and the valves during each process of the multiphase pump are innovatively obtained under the high gas rates. Five different ideal gas model and real gas models used in this simulation are compared and optimized first, and then validated by the experimental results. Void fraction wave signals in the time and frequency domains are obtained from multiple working cycles of the multiphase pump, and the pulsation rates, propagation speeds, amplitudes, and power spectral densities are?analyzed in great detail under different inlet gas contents, pressure ratios, crank speeds, and stroke lengths.

机译：瞬时气液流量和分布对多相泵的性能具有重要影响，尤其是在高气体含量条件下。如何准确模拟多相泵的完整工作周期，并反映泵腔内的瞬态油气流是该研究的主要困难。已经进行了三维全循环数值模拟，以预测高气速下往复式多相泵的空隙率波浪，并评估多壳参数对其脉动特性的影响。伴随活塞的运动和阀门在多相泵的每个过程中伴随的瞬时两相分布和波动特性在高气体速率下创新地获得。比较和在该模拟中使用的五种不同的理想气体模型和真实气体模型，并首先优化，然后通过实验结果验证。在时间和频率域中的空隙分数波信号从多相泵的多个工作周期获得，并且脉动速率，传播速度，幅度和功率谱密度是α在不同的入口气体内容，压力比下的细节下进行分析曲柄速度和行程长度。

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《Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics》 |2020年第1期|共15页
作者
Yi Ma; Yutao Chen; Shengchang Zhang;
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Numerical simulationreciprocating multiphase pumpgas–liquid flowvoid fractionhigh gas rate;

机译：数值模拟探测多相泵浦 - 液体流量速率分数高气速率;

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