潛油離心泵流場的數(shù)值分析.pdf

1、潛油離心泵是多級節(jié)段式離心泵,其每級由葉輪和導輪組成,廣泛應用于油井采油.由于其需求的特殊性,給離心泵的設計帶來一定難度.近年來,隨著計算流體力學(CFD)的發(fā)展,從研究離心泵流體流動機理出發(fā),數(shù)值仿真研究離心泵內部流動,使用數(shù)值仿真結果來指導泵的設計已經(jīng)成為可能.該文應用商業(yè)CFD軟件FLUENT研究潛油離心泵的內部流動,主要作了以下幾方面工作:綜述了計算流體力學的概念、研究內容、發(fā)展趨勢以及介紹各通用CFD軟件,分析了計算流體力學即

2、通用CFD軟件在離心泵或葉輪機械中的應用情況,指出CFD方法在離心泵設計中的優(yōu)勢.詳細介紹了該文研究相關的雷諾時均方程、標準k-ε模型、SIMPLE計算方法、非結構網(wǎng)格技術和邊界條件,以及所用到的幾何三維建模方法.應用GAMBIT軟件對扭曲葉片和圓柱形葉片兩種不同葉片形狀的潛油離心泵進行幾何建模并生成網(wǎng)格,應用FLUENT軟件分別計算了三種不同工況條件下扭曲葉片和圓柱形葉片葉輪、導輪內部三維紊流流動,得到大量的三維紊流場的分析結果,包括

3、靜壓分布圖、總壓分布圖、速度矢量分布圖等.數(shù)值仿真結果捕捉到了離心泵內部許多重要的流動現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)了渦流、尾流、沖角偏離等不良流動現(xiàn)象.對計算所得的泵水力特性曲線與試驗水力特性曲線作了比較,發(fā)現(xiàn)二者的吻合性良好,從而驗證了計算結果的正確性.兩種葉片泵在設計工況都有著良好的流動性能,在非設計工況出現(xiàn)了不良流動現(xiàn)象,影響了泵的效率.計算結果還顯示:葉輪有著良好的水力性能,特別是扭曲葉片葉輪,即使在非設計工況都沒有出現(xiàn)嚴重的不良流動現(xiàn)象,而導輪