多相泵增壓單元的工作理論與設(shè)計(jì)方法.pdf

1、螺旋軸流式多相泵是用于油田多相混輸生產(chǎn)的一項(xiàng)新技術(shù)，針對該泵的研究開發(fā)現(xiàn)在已經(jīng)成為一大熱點(diǎn)。本文首先回顧了泵的水力設(shè)計(jì)、葉片設(shè)計(jì)理論及泵內(nèi)流場數(shù)值計(jì)算的研究現(xiàn)狀，明確了多相泵研究中亟待解決的幾個問題：缺乏足夠的理論基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)方法急需改進(jìn)等。 本文采取的技術(shù)路線是理論、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)及數(shù)值計(jì)算相結(jié)合，即首先研究泵的工作理論與混輸機(jī)理，繼而以理論為基礎(chǔ)指導(dǎo)設(shè)計(jì)，給出一種設(shè)計(jì)方法，然后以實(shí)驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算對工作理論與設(shè)計(jì)方法進(jìn)行檢驗(yàn)與修正。

2、 具體內(nèi)容包括：(1)較系統(tǒng)地進(jìn)行了多相混輸泵增壓單元工作理論與混輸機(jī)理的研究，分析了混輸泵的外特性，首次建立了泵特性參數(shù)、混輸能力與結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)和混合液參數(shù)的關(guān)系，并導(dǎo)出了相關(guān)式，為今后方便正確的設(shè)計(jì)多相泵增壓單元提供理論依據(jù)；(2)在理論研究的基礎(chǔ)上，初步形成了混輸泵增壓單元結(jié)構(gòu)參數(shù)的一種新的設(shè)計(jì)方法，用以指導(dǎo)泵的子午面設(shè)計(jì)；(3)基于上述理論，針對均勻流模型，采用準(zhǔn)三維反問題的研究思路，以速度矩作為控制參數(shù)，導(dǎo)出了混輸

3、泵葉型的速度梯度方程，并給出了增壓單元葉片型狀的反問題設(shè)計(jì)方法；針對雙流體模型，采用準(zhǔn)三維正問題的研究思路，分別推導(dǎo)出氣相與液相在混輸泵中的運(yùn)動方程，提出一種對混輸泵增壓單元內(nèi)流場進(jìn)行準(zhǔn)三維數(shù)值計(jì)算的方法。并通過具體實(shí)例驗(yàn)證了以上兩種研究思路所提出的設(shè)計(jì)方法的可行性；(4)依據(jù)上述給出的增壓單元內(nèi)流場準(zhǔn)三維正問題的數(shù)值模型，并引用多目標(biāo)遺傳算法，首次對混輸泵葉片型狀進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。通過對多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果的對比分析，結(jié)合混輸能力與效

4、率，提出了一種折衷的設(shè)計(jì)方案：該方案是在效率不低于初始設(shè)計(jì)要求的條件下混輸能力最高的一種設(shè)計(jì)結(jié)果；同時分析了滿足不同設(shè)計(jì)目標(biāo)的葉片型狀的變化趨勢，此趨勢對今后葉片型狀的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。(5)利用實(shí)驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算對工作理論與設(shè)計(jì)方法進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)合多相泵的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，研究找出一種對增壓單元內(nèi)流場進(jìn)行數(shù)值分析的方法，利用該方法研究多相泵增壓單元內(nèi)氣液兩相的流動規(guī)律，模擬多相泵的特性參數(shù)，對多相泵增壓單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)數(shù)值分析的