摘要：将常用于水翼、螺旋桨等的空化模型应用于离心泵空化流数值计算,以比转速为94的离心泵为研究对象,在不同流量系数下,分别进行了空化性能的数值计算和试验研究.比较了计算和试验得到的空化性能曲线,发现各流量系数下模拟均能捕捉到较低空化数时扬程系数的下降,而且与试验结果较为一致.此外,还对设计工况下叶轮流道空泡和总压系数分布规律以及叶片压力系数分布规律进行了分析.对数值预测结果的分析表明:使用Kunz空化模型进行离心泵空化流数值计算能够较为真实地反映离心泵的空化性能.

摘要：搭建了一套液舱晃荡模型试验装置,并开展立式圆柱形液舱内一阶与二阶共振三维旋转波研究.试验发现:当外部激励频率等于自由液面运动的一阶固有频率时,液舱内出现了平面波、旋转波与破碎波3种典型波形;当外部激励频率接近自由液面运动的一阶固有频率时,圆柱液舱内出现了调制波,即所谓的“拍频现象”;当外部激励频率等于自由液面运动的二阶固有频率时,液舱内出现了二阶模态波、二阶模态旋转波与不规则波3种典型的波形.研究结果可为海洋工程设计人员设计浮式平台的圆柱液舱提供参考.

摘要：走向深水是世界石油工业发展的必然趋势,一种新型深水立柱式Spar钻井生产储卸油平台概念SDPSO应运而生.油水置换储油技术是新型SDPSO平台能否成功应用于深水油田开发的关键核心技术.论文针对我国南海深水边际油气田开发的实际需要,设计和开展了SDPSO水下油水置换中试试验研究,详细分析静态、动态、极端海况等情况下SDPSO油水置换过程中水中含油量的变化.试验结果表明SDPSO平台储油系统的生产水含油浓度远远低于国家相关的排放标准,且极端海浪环境引起的平台大幅度6自由度运动对置换水中含有的浓度无明显影响.此外,水缓冲舱在一定程度上可起到分离油水的作用.这些成果初步验证了SDPSO油水置换储油工艺的安全性和可行性,为SDPSO平台的设计和建造提供技术支撑.

摘要：为寻求一种更好的数值计算方法来模拟离心泵空化流,该文比较了Zwart-Gerber-Belamri模型、Kunz模型和Schnerr-Sauer模型在离心泵空化流模拟中的适用性。在3个不同的流量系数(φ=0.082、0.102、0.122)下,将每个模型的数值计算结果与试验结果进行对比,发现设计流量系数和小流量系数下Kunz模型的模拟结果与试验值最为吻合,大流量系数下Zwart-Gerber-Belamri模型的模拟结果更接近试验值。分析了φ=0.102时Kunz模型得到的空化流场,发现随着空化数的减小,空泡首先在叶片吸力面进口边附近产生,然后沿叶片吸力面向出口方向和叶片压力面扩展;叶轮流道总压系数的下降主要发生在上游断面,空化的发展对下游断面的影响很小;空化对叶片表面载荷分布影响较大。

摘要：走向深水是世界石油工业发展的趋势,一种集干树钻井生产储油和卸油为一体的新型SDPSO平台应运而生。油水置换储油技术是SDPSO平台能成功应用于深水油田开发的关键核心技术。在中国海洋石油集团公司的大力支持下,北京高泰深海技术有限公司已联合国内多家高校开展了一系列SDPSO平台油水置换小型模型试验研究,初步验证了SDPSO平台油水置换工艺的可行性与优越性。针对我国南海深水边际油气田开发需要和南海原油特性,开展SDPSO平台油水置换中试研究,设计一系列科学、严谨、合理的试验与数值模拟方案,建造一套成本较低、仿真度高、自动化程度高、操作简便、安全性能好的中试试验装置,研制一套精度较高的油水温度、水中含油量和油水界面位置在线测量系统,并在此基础上全面系统地研究SDPSO平台湿式储油系统涉及的置换水中含油和油水传热等多个关键技术问题。论文概要介绍油水置换储油技术应用于浮式平台存在的关键技术问题以及新型SDPSO平台油水置换中试的主要研究内容,并具体介绍了该课题研究工作的第一部分内容,即中试试验方案与数值模拟方案设计。

摘要：为研究叶片包角对离心泵流动诱导振动噪声的影响,以一台单级单吸离心泵为研究对象,保持泵体和叶轮其他几何参数不变,将叶片包角从115°分别改为110°、120°和125°。基于离心泵流动诱导振动噪声的试验测试系统,在离心泵闭式试验台上测量了不同叶片包角模型泵在不同流量下的振动和噪声信号并对其进行了处理和分析。试验结果表明:模型泵内部流动诱导的振动对泵体的影响最大,包角为125°时模型泵的振动强度相对较弱;随着叶片包角的增加,泵进口法兰测点a1和泵出口法兰测点a2处振动强度大致呈先增加后降低的趋势,泵体测点a3和泵脚测点a4处的振动强度无明显变化规律;在不同流量工况下,随着叶片包角的增加,模型泵噪声信号的轴频峰值呈先增加后减小的变化趋势,而叶频能量峰值变化较为复杂。该研究可为低振动低噪声离心泵的水力优化设计提供参考。

摘要：为研究叶轮叶片包角对离心泵空化诱导振动噪声的影响,以1台单级单吸离心泵为研究对象,保持泵体和叶轮其他几何参数不变,将叶片包角从115°改为110°,120°和125°.在离心泵闭式试验台上测量了不同叶片包角模型泵在不同装置空化余量时的振动和噪声信号,并对信号进行处理和分析.试验结果表明:叶片包角变化对离心泵设计工况下空化性能的影响无明显规律,存在1个最优值;随着叶片包角的增大,各测点加速度传感器测得振动强度的变化规律各不相同,出口法兰测点的振动强度相对最小,振动强度均在1.0 m/s2以下;随着叶片包角的增大,模型泵在无空化状态下运行时,噪声信号轴频峰值减小,叶频峰值变化复杂;空化初生和发展时,轴频峰值均呈先增加后降低的趋势,1 750～2 250 Hz频段的能量峰值随空化程度的加剧先增大后减小.

摘要：为了研究叶片包角对离心泵空化性能的影响,选择3台不同比转数的离心泵为研究对象,分别将各模型的设计包角做减少5°、增加5°和10°变化。基于ANSYS CFX软件应用标准k-ε湍流模型、均质多相模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型对各模型泵在包角变化时泵内的空化流场进行数值模拟,分析空化性能和空泡体积分布变化规律,并通过实验进行验证。结果表明:叶片包角对中高比转数离心泵空化性能的影响较大;随着叶片包角的增加,各模型必需空化余量的变化规律各不相同,但叶片包角存在一个最优值使离心泵在设计工况下的空化性能最佳。

摘要：为研究空化对船用离心泵的影响,把湍流压力脉动的影响引入到Kunz模型以修正汽化压力.以一台比转数为132.7的船用离心泵为研究对象,在不同流量工况情况下,进行了空化性能的模拟计算和试验研究.通过对比空化性能的数值计算结果和试验值发现,在不同流量系数下Kunz模型改进前后都能捕捉到扬程系数下降时的临界空化数,但改进后的Kunz模型预测到的临界空化数更加贴近试验值.此外,分析了设计工况下基于改进Kunz模型获得的叶片间气相体积分布和叶片表面载荷分布,研究表明:空泡首先在叶片进口边的吸力面产生,随着空化数的减小,叶片压力面也会有少量空泡产生,少数位置吸力面和压力面相接,最后空泡充满整个流道,导致泵的性能下降;随着空化数的减小,叶片进口边附近会先产生低压区,随后沿着叶片向出口边叶片蔓延,最后在叶片吸力面和压力面都存在大面积的低压区;叶片5(隔舌附近)比叶片2(叶片5相对的叶片)中间流线承受的载荷要小,随着空化数的减小,叶片表面压力有所减小,且叶片2进口处压力出现了零点,这主要是空化程度加剧导致的.

摘要：为探究深水SDPSO平台油水置换储油舱的模型尺度影响,定义了原油在水中的“扩散强度”参数y,进行 试验研究的缩尺设计和数据分析,采用三种原油、三种缩尺模型进行了室内油水置换试验.研究发现,模型 缩尺比的减小强化了油水置换中原油向海水的传质和原油对舱壁的传热过程,对油水置换工艺产生不利影 响.置换排出水的平均含油浓度与模型的缩尺比呈正相关,与原油中密度大于海水的沥青质含量呈负相关, 与原油密度无关.结合实际生产的特点,测量油水界面的厚度小于储油舱高度的1%.结合温度数据的处理, 验证了高凝原油因模型舱缩尺比减小而导致的严重“舱壁凝油”问题,该问题对SDPSO平台油水置换储油工 艺的制约性大于“油水界面”问题以及“置换水含油浓度”问题.