轴流式多相泵动静叶片轴向间距对压缩级性能的影响

摘要

针对100-YQH第二代样机，利用CFX软件，在多重参考坐标系下，采用欧拉方法描述的两流体模型模拟多相泵压缩级内部三维气液相流场。通过压力场、速度场及气液相分布的分析，探讨了气液混合介质在轴流式多相泵单个压缩级内部的流动规律。研究了动静叶片轴向间隙及压缩级间距对其水力性能的影响规律。
　　 对不同动、静叶轴向间隙的单一压缩级以及不同间距的两级压缩级进行全流道三维流动数值模拟。具体研究了不同入口含气率工况下，四个不同动静叶间隙(10mm、15mm、20mm、30mm)单一压缩级以及三个不同压缩级间距(10mm、15mm、20mm)的两级压缩级的内特性，并分析了不同动、静叶片轴向间隙和不同压缩级间距对扬程、效率及叶片扭矩的影响。
　　 结果表明，动静叶片间隙对压缩级扬程、效率及叶片扭矩均有一定影响；间隙过长或过短均会加剧气液分离程度，使扬程减小；增大间隙会减小动静叶片之间的回流，使叶片扭矩减小；效率与间隙之间并无明显规律，其大小是扬程、叶片扭矩两个因素的综合。在所选的4个间隙中，动静叶片轴向间隙为15mm压缩级效率最高。压缩级轴向间距对两级油气混输泵性能存在影响：间距过长或过短，也会导致扬程减小，而叶片扭矩基本没受到间距大小变化的影响；三个所选间距中，当间距为10mm时，压缩级效率最高。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 油气多相混输系统的应用

1.2 国外油气多相泵的研究现状及工程实践

1.2.1 国外多相泵产品概况

1.2.2 多相泵的工程应用

1.2.3 国内研究状况

1.3 CFD过程概述

1.3.1 计算流体力学软件——CFX简介

1.3.2 CFD过程

1.4 本文研究内容

1.4.1 已往研究成果

1.4.2 问题提出

1.3.3 本文研究内容

1.3.4 本文构想

第2章 三维模型建立及网格生成

2.1 样机设计参数简介

2.2 计算域三维建模建立

2.3 计算域网格划分

2.3.1 网格生成技术概述

2.3.2 网格生成软件ICEM-CFD概述

2.3.3 模型网格生成

第3章 叶轮内部两相流动的湍流模型

3.1 两相流湍流模型概述

3.2 三维湍流模型概述

3.2.1 湍流核心区的数值模拟

3.2.2 近壁区域的数值模拟

3.3 叶轮内部两相流动物理假设及流动数值模型

3.3.1 叶轮内部两相流动的物理假设

3.3.2 两相间相互作用的假设

3.3.2 气液两相流的控制方程

3.3.2 叶轮内部两相流动数值模型选择

第4章 计算前处理

4.1 计算工况点说明

4.2 物性条件设置

4.3 边界条件设置

4.4 收敛判据

第5章 计算结果与分析

5.1 扬程、效率预测公式

5.2 单一压缩级模拟及分析

5.1.1 压力分析

5.1.2 速度分析

5.1.3 相态分布分析

5.3 动、静叶片轴向间隙（动——静间距）对单一压缩级性能的影响

5.2.1 动静叶轴向间隙变化对扬程影响的分析

5.2.2 动静叶轴向间隙变化对效率影响的分析

5.3 压缩级间距（静——动叶间距）对两级压缩级性能影响

5.3.1 压缩级间距变化对扬程影响分析

5.3.2 压缩级轴向间距变化对效率的影响

结论

参考文献

致谢

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