基于正交实验法和流场模拟的搅拌罐结构优化设计.pdf

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1、第3期机械设计与制造2012年3月MachineryDesign&Manufacture55文章编号：1001—3997(2012)03—0055—02基于正交实验法和流场模拟的搅拌罐结构优化设计陈翔吴汉川乔春周思柱黄天成(长江大学机械工程学院，荆州434023)(z江汉石油管理局第四石油机械厂，荆州434024)OptimumdesignforstructureofagitationtankbasedonorthogonaltestmethodandnumericaIsimulationCHENXiang，wUHan—chuan，QIAOChun

2、，ZHOUSi—zhu，HUANGTian—cheng(SchoolofMechanicalEngineeringYangtzeUniversity，Jingzhou434023，China)(ChinaSJPetroleumMachineryCo．，Ltd，Jingzhou434024，China)【摘要】在压裂工艺中，压裂液质量的好坏在压裂效果中取着决定性的作用，而压裂液是通过搅拌罐在不同的工况下按照不同的比例将支撑剂和工作介质混合而成的。要为了研究在大排量混砂车上如何以更短的时间，更高的效率将支撑剂和工作介质等混合均匀，要针对搅拌罐的结构进行

3、优化。利用正交试验法和流场模拟方法，对搅拌罐的结构进行优化。首先对数值模拟方案设计，并对所分析的流场进行数值模拟计算，并对试验结果分析，得到了一系列关于搅拌罐模型结构尺寸的优化结论。关键词：搅拌罐；正交试验；数值模拟；优化设计【Abstract】Thefracturingtechnology，thequalitityofthefracturingfluid,whichismixedbytheworkingmediumsandproppingagentsinthedifferentproportionsandunderthedifferntcondi

4、tions，playavitalroleinthefracturingeffect．Inordertostudyhowtomixtheworkingmediumsandproppingagentswell—distributedinlesstime，higherefficiencyinthehigh-emissionfracturingblender，weshouldoptimizethestructureoftheblender．Noworthogonaltestmethodandfluentflowfieldsimulationareappli

5、edtomakeoptimumdesignofthestructureoftheblender．Firstanoptimumdesignfornumericalsimulationprojectsisdone，thennumericalsimulationandcomputationtotheflowfieldanalyzedaremade．Finally，aseriesofop-timumconclusionsconcerningthesizeoftheblendermodelstructureareobtainedafteranalyzinge

6、xperi-mentaltest．Keywords：Agitationtank；Orthogonaltestmethod；Numericalsimulation；Optimumdesign中图分类号：TH12，TB482．2文献标识码：A1引言验对比有以下的好处：①时间周期短相对于普通的现场试验，fluent的建模比生产在石油压裂工艺，混砂罐的混合效果如何，能否快速搅拌均实际的搅拌罐时间短，而且伴随着搅拌罐的模型的修改，只需要匀在压裂工艺中是否能成功起决定性作用，而在大排量混砂车在三维建模上修改一些参数即可。中，如何改变混砂罐结构使得各种水砂比的压

7、裂液快速混合均②试验时间短在计算机配置较好的前提下，可以同时并行匀，也是一个值得研究的问题。但由于混砂罐内部结构尺寸众多，运算几个fluent，这比现场节省很多的试验时间。各个结构尺寸对于压裂混砂液搅拌的影响效果各不相同，所以要③运作成本低在计算机上进行数值模拟实验只是需要花费通过做实验的方式来检验。但是如果是做常规试验，有以下几个不足之处：(1)做不同的实验要加工不同结构不同尺寸的搅拌罐，一定的时间和消耗一定的电量，而进行现场试验需要大量的人力物力。加工成本提高，生产周期大大延长。(2)做普通类型的实验中，一④检测安全在计算机上进行模拟，可以预见

8、在现场试验上般只能一种搅拌罐做一组实验，做完实验后的搅拌罐就没有多少很多难以观测的结果，而且进行压裂现场试验有一定的危险性