深海和邊遠油氣田的開采和輸運已經(jīng)上升為國家能源戰(zhàn)略的重要組成,多相混輸系統(tǒng)在油氣采輸方面表現(xiàn)出的巨大優(yōu)越性為油田的開發(fā)提供更優(yōu)的選擇。多相混輸泵是混輸系統(tǒng)的核心設(shè)備,其中螺旋軸流式氣液混輸泵憑借其輸送流量大、對固體顆粒不敏感的特性而被廣泛應(yīng)用。由于氣液相間較大的密度差引起的氣液分離和氣堵,是氣液混輸泵采輸系統(tǒng)安全、可靠運行的最大影響因素。本文以自主設(shè)計的單級螺旋軸流式混輸泵壓縮單元為研究對象,利用歐拉雙流體多相流模型和SST k-湍流模型對混輸泵的內(nèi)部流動進行數(shù)值計算。首先,在葉輪流道設(shè)立監(jiān)測點,基于流道內(nèi)流面氣液兩相徑向速度和流道內(nèi)氣相體積分數(shù)的分布,考察了氣泡在流道內(nèi)的運行軌跡和其在流道壁面聚集的位置;其次,基于流道內(nèi)氣泡的受力分析,引入氣液兩相的排擠系數(shù)和分離系數(shù)表征流道內(nèi)液體對氣泡的排擠效應(yīng)和氣液兩相的分離程度。探討了混輸泵葉輪流道內(nèi)在有無徑向壓力梯度和不同區(qū)域條件下氣液分離的動力學(xué)機制;最后,分析葉輪旋轉(zhuǎn)一個周期內(nèi)葉輪輪轂面的氣相體積分數(shù)、壓力等變化規(guī)律,通過引入葉輪對流體做功與流道靜壓的差值揭示了流道出口處氣堵的發(fā)生機制。主要研究結(jié)論如下:（1）在葉輪子午面上,氣泡的運動軌... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 課題研究背景及意義
    1.3 油氣混輸泵國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
    1.4 葉片式氣液混輸泵葉輪內(nèi)氣液分離機理研究現(xiàn)狀
    1.5 論文研究的主要內(nèi)容
    1.6 本章小結(jié)
第2章 螺旋軸流式氣液混輸泵幾何模型的建立及數(shù)值計算方法研究
    2.1 氣液兩相流的動態(tài)特性基礎(chǔ)理論
    2.2 氣液兩相流動及基本方程
        2.2.1 氣液兩相流動
        2.2.2 兩相流基本方程
    2.3 螺旋軸流式氣液混輸泵幾何模型的建立
        2.3.1 混輸泵結(jié)構(gòu)參數(shù)
        2.3.2 葉輪的水力設(shè)計
    2.4 網(wǎng)格劃分及網(wǎng)格的無關(guān)性檢驗
    2.5 氣液兩相流數(shù)值方法的選擇
        2.5.1 多相流模型的選擇
        2.5.2 多相流的時間格式
    2.6 本章小結(jié)
第3章 螺旋軸流式氣液混輸泵葉輪氣液兩相的分離機理
    3.1 混輸泵葉輪流道內(nèi)氣液兩相相態(tài)分離特性
        3.1.1 葉輪流道內(nèi)氣相介質(zhì)的GVF分布
        3.1.2 葉輪流道內(nèi)液相介質(zhì)的徑向速度分布
        3.1.3 葉輪流道內(nèi)氣相介質(zhì)的徑向速度分布
    3.2 葉輪內(nèi)粒子的受力分析
        3.2.1 氣泡受力分析
        3.2.2 氣泡所受各力的數(shù)量級分析
    3.3 氣泡軌道模型
    3.4 排擠效應(yīng)
    3.5 徑向壓力梯度
    3.6 影響混輸泵氣液兩相的分離因素
    3.7 本章小結(jié)
第4章 螺旋軸流式氣液混輸泵葉輪流道的氣堵機理
    4.1 氣堵
        4.1.1 氣泡在葉輪流道的聚集
        4.1.2 氣團對葉輪流道的堵塞
    4.2 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果



本文編號：3148659