混输泵半螺旋形吸入室不同含气率的气相分布

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1、２００７年４月农业机械学报第３８卷第４期混输泵半螺旋形吸入室不同含气率的气相分布马希金秦霞吴蓓【摘要】利用ＣＦＤ模拟计算软件，对轴流式油气混输泵半螺旋形吸入室在不同含气率时的流场进行了模拟分析，得出了各含气量时的气相分布规律，分析了气体积聚和旋涡形成的原因。根据分析结果，加大了吸入室从径向转向轴向时过渡区的断面面积和圆弧半径；增大了隔舌处的过渡圆弧，减小了出口端隔舌的厚度。样机试验表明

2、，泵效率和含气率均明显提高，说明采取的措施是有效的。关键词：油气混输泵半螺旋形吸入室三维模拟气相分布中图分类号：ＴＱ０５１２１文献标识码：Ａ﹩┈﹥┈┉┇┊┉┄┃┃┉│┐┋┄━┊┉┊┉┄┃﹤│┇┄﹢┍━﹨━┄┌┊━┉┅┈┊│┅┄┇﹥┇┃┉┄﹨┇┉┄┃┈ＭａＸｉｊｉｎＱｉｎＸｉａＷｕＢｅｉ（爧牃牕牫牎牗牣爺牕牏牤牉牜牞牏牠牪牗牊爴牉牅牎牕牗牓牗牋牪）﹢┈┉┇┉ＵｓｉｎｇＣＦＤ（ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ）ｓｏｆ

3、ｔｗａｒｅ，ｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅａｘｉａｌｆｌｏｗｇａｓｏｉｌｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｐｕｍｐ＇ｓｓｅｍｉｖｏｌｕｔｅｓｕｃｔｉｏｎｃｈａｍｂｅｒｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｏｉｄｆｒａｃｔｉｏｎｓｈａｓｂｅｅｎｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｗａｓｇｏｔａｎｄｔｈｅｒｅａｓｏｎｆｏｒｇａｓａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｖｏｒｔｅｘａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｇａｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｓｌｉｃｅｇｒａｐｈｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｓｅｃｔｉｏ

4、ｎａｒｅａｏｆａｘｉｓａｎｄｔｈｅｒｏｕｎｄｎｅｓｓｃｏｒｎｅｒｒａｄｉａｎｗｅｒｅａｕｇｍｅｎｔｅｄａｎｄｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｏｕｔｌｅｔｓｅｐａｒａｔｏｒｔｏｎｇｕｅｗａｓｒｅｄｕｃｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｐｕｍｐ．Ｂｙｔｅｓｔｉｎｇｔｈｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅｐｕｍｐ，ｉｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｕｍｐｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｔｈｅｖｏｉｄｆｒａｃｔｉｏｎｗｅｒｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙａｄｖａｎｃｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｓ

5、ｗｅｒｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．┎┌┄┇┈Ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｐｕｍｐ，Ｓｅｍｉｖｏｌｕｔｅｓｕｃｔｉｏｎｃｈａｍｂｅｒ，Ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，Ｇａｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ明了吸入室的设计符合水力性能的要求［２］。生产中，引言油和气的比例变化是比较大的，研究它在不同含气油气混输泵用于石油和天然气的混合输送。为率下的流场是十分必要的。本文主要从气相分布方保证泵的效率和汽蚀性能，提高含气率，其吸入室不面来分析研究半螺旋形吸入室在不同含气率时的流仅要保证液流以小的水力损失均匀进入叶轮，

6、还应场状态。尽量保证气液不分离，混合均匀地进入压缩级［１］。模型的建立由于结构的需要，选择了半螺旋形吸入室。为了更好地指导设计，对流场进行了ＣＦＤ三维模拟分三维几何模型的建立析。经过对吸入室在纯水状态下流场的三维模拟，证由于半螺旋形吸入室的结构比较复杂，大部分收稿日期：２００５０８１２甘肃省科技攻关项目（项目编号：ＫＧ９５４３１１）马希金兰州理工大学流体动力与控制工程学院研究员，７３００５０兰州市秦霞兰州理工大学流体动力与控制工程学院硕士生吴蓓兰州理工大学科技处工程师７８农业机械学报２００７年都是曲面过渡，所

7、以选择比较流行的Ｐｒｏ燉Ｅ软件来动其内的气相流动。在隔舌处的含气量是比较低的，建模。利用ＳＴＡＲＣＤ软件［３］对半螺旋形吸入室流这是因为流动受到隔舌的影响，形成了旋涡，液相将场进行模拟计算。气相逼出的缘故。这与速度分布图上显示的结果是网格的划分一致的。网格的划分在Ｉｃｅｍ中完成。在Ｉｃｅｍ中，可以根据计算的需要，在不同区域划分大小不同的网格。因为重点研究的是隔舌部分的流动情况，所以在隔舌部分，网格的划分有所加密。入口和出口分别作为两部分网格来划分，共划分了７８９５４个网格。数值计算选择固定转速下的３种不同含气率

8、进行比较分析。含气率分别为２７２％、５３５％和７３７％，相应的进口速度为５５ｍ燉ｓ、５３ｍ燉ｓ和５２ｍ燉ｓ［４］。计算模型的选择在选择计算模型时，考虑到３种状态下含气率由小变大，而欧拉模型在第二相含量较高时也同样适用，且有较好的通用性，所以多相流模型选择欧拉模型。而在选择紊流模型时，也要同时考虑吸入室中图１含气率