动静叶轮叶片倾角对油气混输泵性能影响的研究

摘要

原生石油主要成分是油和气，多相集输技术是石油及伴生天然气开采的重要手段，它以开发周期短、成本低、采收率高引起人们广泛的关注。油气混输泵作为多相集输的核心装备，其增压能力与输送效率的高低将直接影响油田的采收率。为了提高油气混输泵的效率，本文以YQH-100型三级螺旋轴流式混输泵为研究对象，基于Mixture两相流理论，采用计算流体力学的分析方法，研究动叶、静叶的叶片倾角在多工况下对油气混输泵的性能、气相分布以及压力场的影响。本文的研究内容与结果如下： 1. 动叶（叶轮）叶片倾角对油气混输泵的性能影响分析 叶轮叶片倾角的五种方案为-10°、 -8°、-4°、0°、4°；叶片与轮毂垂直为0°即为原模型，叶片倾角与轮毂成锐角为正，称前倾叶片；反之称后倾叶片。在不同含气率和不同流量下，分析各方案的增压与效率随含气率的变化曲线、叶片内部的压力场以及气相分布。 结果表明，叶片倾斜混输泵增压降低，叶片倾斜0°时增压效果最好；效率随后倾角度的增大呈先增大后减小的趋势，叶片后倾4°方案效率最高，叶片后倾8°的效率最低。改变叶轮叶片倾角可有效减小气团在工作面轮毂侧的聚集面积，随着后倾角度的增大，气团沿着叶高方向径向移动；且叶片背面头部的高含气区随后倾角度的增大而减小。 2.静叶（导叶）叶片倾角对油气混输泵的性能影响分析 以上述研究为基础，确定叶轮叶片倾角为-4°和0°，取四种不同的静叶叶片倾角方案与之相匹配。其具体取值为-8°、-4°、0°、4°。在不同含气率和不同流量下，研究静叶叶片倾角对油气混输泵内部流动的影响情况，探讨动、静叶轮叶片倾角的匹配问题。 叶轮叶片后倾4°，静叶叶片倾斜0°时静叶的增压最高，混输泵的效率较高；叶轮叶片倾斜0°，静叶叶片倾斜0°时油气混输泵的增压效果较好。静叶叶片倾斜0°时静叶中的高含气区较少，气相分布较为均匀。 静叶叶片倾斜0°时，比较叶轮叶片后倾4°与叶轮叶片倾斜0°两种方案，叶轮叶片后倾4°混输泵的效率最高，泵内的气相分布较好，则两者的匹配关系较好。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1轴流式油气混输泵概述及其研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

1.4本章小结

第2章 水体模型的建立与网格划分

2.1水体模型的三维建模

2.2网格划分

2.3本章小结

第3章 气液两相流动理论简介与数值模拟基础

3.1气液两相流动理论简介

3.2气液两相流的基本控制方程

3.3两相流模型

3.4湍流模型

3.5壁面边界条件设置

3.6混输泵性能参数的预测

3.7网格无关性验证

3.8本章小结

第4章 叶轮叶片倾角对混输泵性能影响的分析

4.1不同叶片倾角混输泵的外特性分析

4.2多工况下混输泵内流场分布分析

4.3混输泵的增压及效率对比

4.4本章小结

第5章 静叶叶片倾角对混输泵的性能影响

5.1四种静叶倾角方案对混输泵外特性曲线分析

5.2不同方案下的流场模拟结果

5.3本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

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