学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

轴流式混输泵单个压缩级设计及内部流场的CFD模拟分析

作　者: 肖兴均
导　师: 马希金
学　校: 兰州理工大学
专　业: 流体机械及工程
关键词: 混输泵压缩级 CFD模拟流场分析
分类号: TH312
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 156次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着工业化进程的不断深入，世界经济对石油、天然气等基础能源的依赖更加强烈。油气集输以成本较低，开发周期短，油气采用率高，受到广泛的关注和应用。油气混输泵作为油田中多相输送的主要动力设备，越来越受到人们的重视，成为当前多相输送研究的热点。压缩级作为混输泵的核心部件，它由动叶轮和静叶轮组成，动叶轮将能量传递给介质，提高单位介质的能量。静叶轮将介质的动能转化为压力能。压缩级是混输泵的基础单元，决定泵的效率和稳定性。设计高效稳定性能优良的混输泵，关键就在于研究压缩单元内部流场，找出两相介质在转轮内部流动规律，以此规律优化单元压缩级的设计，设计水力高效率的压缩级。本文介绍了油气混输泵在油田中的应用，以及在国内外的研究状况与发展趋势。结合轴流泵与轴流压缩机的设计理论，设计动叶转轮。采用Pro／E建立三维实体模型，利用ICEM对三维实体模型划分网格。运用FLUENT对模型进行计算模拟，分析模拟结果，做出压缩级性能图，确定转轮总体性能。分析流场，通过对流速、压力、总压的分布状况，掌握转轮内部流场情况，并针对流场的不足之处，进行修改完善。本次设计减小动叶安放角，增大动叶弦长，并且静叶轮采用长、中、短叶片的方式，有效的减小静叶流道内旋涡，减弱静叶流道内气液分离，提高了混输泵的效率。实验证明，混输泵的效率与含气率均有提高，设计优化成效显著，为以后设计提供有益的资料。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
第1章绪论  9-15
  1.1 研究油气混输泵的意义  9-10
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  10-12
    1.2.1 我国油气混输泵技术的发展概况  11-12
  1.3 两相流动规律的研究及处理方法  12-13
  1.4 本课题的主要研究内容  13-15
第2章混输泵压缩级优化设计  15-23
  2.1 设计参数  15
  2.2 设计方法  15-20
    2.2.1 轴流泵设计基本理论  15-17
    2.2.2 轴流式压缩机设计基本理论  17-20
    2.2.3 动叶轮设计基本方法及数据  20
  2.3 建模  20-23
    2.3.1 建模步骤  20-22
    2.3.2 建模中应注意的问题  22-23
第3章计算模型进行网格的划分  23-30
  3.1 网格生成技术  23-25
  3.2 网格生成软件ICEM-CFD  25-26
  3.3 对模型的网格划分  26-30
第4章数值模拟及气液两相流理论  30-40
  4.1 数值模拟方法  30-31
  4.2 两相流控制方程  31-32
    4.2.1 动量方程  31
    4.2.2 动量方程  31
    4.2.3 能量方程  31-32
  4.3 多相流模型  32-36
    4.3.1 引言  32-33
    4.3.2 VOF模型  33-34
    4.3.3 Mixture模型  34-35
    4.3.4 Eulerian模型  35-36
  4.4 湍流简介  36-38
  4.5 壁面函数法  38-39
  4.6 可动区域中流动问题的求解  39-40
第5章 CFD计算模拟过程  40-45
  5.1 引言  40
  5.2 CFD软件的概述  40-42
  5.3 CFD过程  42-45
    5.3.1 建立控制方程  42
    5.3.2 确定边界条件与初始条件  42-43
    5.3.3 划分计算网格  43
    5.3.4 建立离散方程  43-44
    5.3.5 离散初始条件和边界条件  44
    5.3.6 给定求解控制参数  44
    5.3.7 求解离散方程  44
    5.3.8 判断解的收敛性  44
    5.3.9 显示和输出计算结果  44-45
第6章 CFD计算及结果分析  45-66
  6.1 油气混输泵压缩级模拟参数  45-46
  6.2 数值计算模型的选择  46
  6.3 在设计流量(Q=95m~3/h)下转轮的模拟分析  46-66
    6.3.1 叶轮流动分析  47-54
    6.3.2 叶轮压力分析  54-60
    6.3.3 转轮流道内气相分布分析  60-62
    6.3.4 密度分布分析  62-64
    6.3.5 其它工况的模拟结果  64-66
结论  66-68
参考文献  68-71
致谢  71-72
附录A 攻读学位间所发表的学术论文目录  72

轴流式混输泵单个压缩级设计及内部流场的CFD模拟分析

内容摘要

全文目录

相似论文