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分流叶片前缘形状对叶片式混输泵性能的影响
1
作者 孙殿新 《石油机械》 北大核心 2024年第11期114-121,共8页
叶片式混输泵在气液工况下极易产生叶顶泄漏涡和气液分离的情况,这会直接导致泵的性能下降,从而影响泵的输送效率致使生产成本增加。针对上述问题,基于CFD仿真对泵的叶轮引入分流叶片进行改型,并探索分流叶片前缘形状对泵性能的影响。... 叶片式混输泵在气液工况下极易产生叶顶泄漏涡和气液分离的情况,这会直接导致泵的性能下降,从而影响泵的输送效率致使生产成本增加。针对上述问题,基于CFD仿真对泵的叶轮引入分流叶片进行改型,并探索分流叶片前缘形状对泵性能的影响。研究结果表明:3种分流叶片前缘形状下的模型扬程均高于原模型,其中以曲率连续方案的扬程最大,为10.85 m,扬程和效率相比原模型分别提高31.83%和2.58%;当分流叶片厚度减小时,分流叶片前半部抑制介质分离的能力得到提升,液相在分流叶片吸力面的附着力增强;受带状泄漏涡被抑制的影响,曲率连续方案下叶轮内介质流动紊乱程度低,该抑制量化为叶轮进口液相减阻5.07%和气相减阻3.80%。研究结果可为后续混输泵的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 叶片式混输泵 分流叶片 前缘形状 做功性能 介质受力
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叶片式混输泵内气液两相流的数值计算 被引量：27
2
作者 余志毅 曹树良 王国玉 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期46-48,共3页
气液两相流的数值模拟是多相混输技术研究中的一个难点。本文假定混输泵叶轮内为泡状流动,基于雷诺时均N-S方程和气液两相双流体模型,采用SIMPLEC算法,对叶片式混输泵叶轮内部两相三维紊流流场进行了数值计算,分析了水气混合工况下的流... 气液两相流的数值模拟是多相混输技术研究中的一个难点。本文假定混输泵叶轮内为泡状流动,基于雷诺时均N-S方程和气液两相双流体模型,采用SIMPLEC算法,对叶片式混输泵叶轮内部两相三维紊流流场进行了数值计算,分析了水气混合工况下的流场分布特点。对含气率GVF=15％工况下的扬程特性进行了预测并与试验结果进行对比。数值计算结果表明,混输泵叶轮流道采用较小的径向尺寸差能较好地避免离心力所引起的气液分离,防止气堵现象的发生;叶轮进口部分存在的低压旋涡区容易使气体积聚,因此有必要进一步改进叶轮进口区的水力设计。 展开更多
关键词 叶片式混输泵 气液两相流 数值计算 双流体模型
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叶片式混输泵非定常流动的数值模拟 被引量：10
3
作者 余志毅 张勤昭 +1 位作者 黄若 曹树良 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2013年第4期284-288,共5页
为了加深对叶片式混输泵内相态分离和气体局部聚集现象形成机制的认识,在细泡状流动假设下,基于双流体模型对叶片式混输泵在进口含气率为15%条件下的气液两相输运过程进行非定常CFD模拟.计算中,湍流模型采用SST模型,相间作用力考虑了阻... 为了加深对叶片式混输泵内相态分离和气体局部聚集现象形成机制的认识,在细泡状流动假设下,基于双流体模型对叶片式混输泵在进口含气率为15%条件下的气液两相输运过程进行非定常CFD模拟.计算中,湍流模型采用SST模型,相间作用力考虑了阻力和附加质量力,初始流场根据纯水工况的稳态计算解给定.对该含气率下的5个流量工况进行了计算,并以其中的最优工况为例分析了输运过程中两相流场的分布及其随时间的演变,探讨了非定常过程中扬程的计算方法及变化特点.结果表明:由于两相所受离心力不同,输运过程中气相主要分布于轮毂面附近;受流道形状变化和叶轮旋转的影响,叶轮进口区容易促发气团的形成,是气团形成的起始位置.输运过程中含气率场和压强场将出现波动,进而导致扬程值的大幅振荡,影响混输泵运行的稳定.通过对比扬程特性的计算和试验结果,说明了所用数值模型和方法的基本可靠性. 展开更多
关键词 叶片式混输泵 双流体模型 非定常 气液两相流 含气率
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叶片式混输泵气液两相非定常流动特性分析 被引量：33
4
作者 余志毅 刘影 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期66-69,95,共5页
基于细泡状流动假设,采用双流体模型对一叶片式混输泵叶轮内的气液两相流动进行定常和非定常数值模拟。计算中,进口含气率为15%,湍流模型采用基于k-ω模型的SST模型,相间作用力考虑了阻力和附加质量力。通过分析流域的含气率及两相速度... 基于细泡状流动假设,采用双流体模型对一叶片式混输泵叶轮内的气液两相流动进行定常和非定常数值模拟。计算中,进口含气率为15%,湍流模型采用基于k-ω模型的SST模型,相间作用力考虑了阻力和附加质量力。通过分析流域的含气率及两相速度矢量分布,探讨了混输泵内气液两相非定常流动特性。结果显示,混输泵叶轮内的两相输运过程出现'不连续气团运动'现象。该现象的形成与气泡尺寸及气体所受的相间作用力有关,并且只有在非定常计算中才能得到清晰展现。计算还发现,气相轴面涡的位置与高含气率区几乎完全对应,说明气相旋涡是造成气体局部聚集的主要因素之一。通过对比外特性计算和实验结果,验证了所用数值模型和方法的可靠性。 展开更多
关键词 叶片式混输泵 非定常流动 气液两相流 不连续气团 相间作用力
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叶片式混输泵数值模拟及外特性试验 被引量：4
5
作者 张金亚 朱宏武 +3 位作者 杨春 李艳 陈翠和 刘巍巍 《石油机械》 北大核心 2010年第2期6-8,12,共4页
通过数值模拟与性能试验,检验了新一代叶片式混输泵原理机的性能。采用Fluent软件,选用RNGκ-ε湍流模型进行数值模拟,计算得到了混输泵原理机在不同试验工况下5级增压单元的增压以及内流场特性。数值模拟结果表明,含气体积分数小于25%... 通过数值模拟与性能试验,检验了新一代叶片式混输泵原理机的性能。采用Fluent软件,选用RNGκ-ε湍流模型进行数值模拟,计算得到了混输泵原理机在不同试验工况下5级增压单元的增压以及内流场特性。数值模拟结果表明,含气体积分数小于25%时,混输泵在设计工况增压满足设计要求;在各种含气体积分数条件下,气液分离现象较少,验证了原理机设计方法可行。同时,在不同含气体积分数工况下进行了混输泵外特性试验,分析了含气体积分数对混输泵性能的影响。试验结果表明,混输泵原理机在各种工况下运行平稳,外特性达到了设计要求,从而证明了混输泵设计方法的正确性。 展开更多
关键词 叶片式混输泵 数值模拟 外特性 试验
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运用正反问题迭代法进行叶片式气液混输泵叶轮的水力设计 被引量：14
6
作者 余志毅 曹树良 彭国义 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期135-141,146,共8页
基于正反问题迭代,提出了叶片式气液混输泵叶轮水力设计的方法。叶轮叶片的初始几何形状根据给定的速度矩分布规律进行设计,通过叶轮内CFD三维流场分析结果,改进流道参数和速度矩分布规律以优化叶片几何参数和流场分布。外特性试验结果... 基于正反问题迭代,提出了叶片式气液混输泵叶轮水力设计的方法。叶轮叶片的初始几何形状根据给定的速度矩分布规律进行设计,通过叶轮内CFD三维流场分析结果,改进流道参数和速度矩分布规律以优化叶片几何参数和流场分布。外特性试验结果表明,设计叶轮可在较宽的流量范围及含气量范围下工作,最优工况效率可达44．0％,且能在短时间内输送100％的气体而不发生气堵现象,证明了该设计方法的有效性和可靠性。 展开更多
关键词 叶片式气液混输泵 正反问题迭代 CFD分析 外特性试验
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基于正交设计方法的混输泵叶轮优化设计 被引量：15
7
作者 张金亚 朱宏武 +1 位作者 李艳 杨春 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期105-110,共6页
以自主研发并取得外特性试验数据的第三代混输泵叶轮为基础,应用L9(34)正交表,以混输泵增压和效率为考查指标,对混输泵叶轮进行4因素3水平的正交设计,获得9组参数组合。采用雷诺平均数值模拟方法,对正交设计中每种组合进行性能预测,分... 以自主研发并取得外特性试验数据的第三代混输泵叶轮为基础,应用L9(34)正交表,以混输泵增压和效率为考查指标,对混输泵叶轮进行4因素3水平的正交设计,获得9组参数组合。采用雷诺平均数值模拟方法,对正交设计中每种组合进行性能预测,分析得到一组最佳的参数组合作为优化后的叶轮参数,然后设计出与优化后叶轮配套的导叶,即得到一套优化后的增压单元设计参数。分别建立优化前后混输泵增压单元的计算流场,并对二者进行数值模拟计算。结果表明:优化后增压单元内流场特性相比优化前得到明显改善,增压提高约14.97%,效率增加约8.07%。 展开更多
关键词 正交设计方法 数值模拟 叶片式混输泵 叶轮 优化设计
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基于韦伯数的气液混输泵气相直径理论预测模型
8
作者 刘明 谭磊 曹树良 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第8期793-799,共7页
为了获得叶片式气液混输泵合理的气相直径取值,从而提高其两相流动模拟的准确性,文中从韦伯数这一决定气泡尺寸的关键参数出发,基于临界韦伯数建立了气相直径与转速、流量、含气率之间的相关关系,进而提出混输泵内气相直径的理论预测模... 为了获得叶片式气液混输泵合理的气相直径取值,从而提高其两相流动模拟的准确性,文中从韦伯数这一决定气泡尺寸的关键参数出发,基于临界韦伯数建立了气相直径与转速、流量、含气率之间的相关关系,进而提出混输泵内气相直径的理论预测模型,并在3级叶片式气液混输泵中对该理论预测模型进行了应用.在不同流量和不同含气率的20个工况下,根据试验结果对数值模拟中的气相直径取值进行了标定,并据此拟合确定了理论预测模型中的经验系数,最终气相直径的理论预测值与数值模拟标定值的平均误差为7.28%.通过对气相直径和韦伯数在混输泵轴面流道上的分布规律进行分析,明确了高气相直径和高韦伯数的出现区域,并发现叶轮流道内高体积分数的气相会随主流运动发展,而导叶流道内高体积分数的气相则会聚集形成低速气团并堵塞流道.研究结果对提高气液混输泵两相数值模拟的准确性具有一定的帮助. 展开更多
关键词 叶片式气液混输泵 气相直径 韦伯数 气液两相流 理论预测模型
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基于分段四次速度矩分布的叶片式气液混输泵导叶设计方法 被引量：2
9
作者 刘明 谭磊 曹树良 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期280-288,共9页
叶片式气液混输泵是深海油气资源开采的核心装备,导叶对其输运性能影响较大,而混输泵导叶设计相关的研究很少。提出一种基于分段四次速度矩分布的叶片式气液混输泵导叶设计方法,利用三段四次函数控制导叶速度矩的分布规律,通过给定控制... 叶片式气液混输泵是深海油气资源开采的核心装备,导叶对其输运性能影响较大,而混输泵导叶设计相关的研究很少。提出一种基于分段四次速度矩分布的叶片式气液混输泵导叶设计方法,利用三段四次函数控制导叶速度矩的分布规律,通过给定控制点流线长度及载荷等参数确定分布规律。将该设计方法应用到三级叶片式气液混输泵中,并选取轮毂前控制点载荷L_(1h)、轮毂前后控制点载荷差ΔL_(h)、轮缘前控制点载荷L_(1s)、轮缘前后控制点载荷差ΔL_(s)、前控制点流线长度m_(1)、后控制点流线长度m^(2)、起点载荷系数k_(0)等7个参数,对混输泵导叶进行7因素3水平的L_(18)(3^(7))正交优化。完成混输泵导叶设计和优化后,泵效率在单相和两相工况下分别平均提升6.73%和4.10%。优化前后的流场显示,导叶内流场低速区范围明显缩小,流动分离的范围和强度都受到了明显抑制。 展开更多
关键词 叶片式气液混输泵 导叶 分段四次速度矩 设计方法 优化
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