摘要：气液两相流的数值模拟是多相混输技术研究中的一个难点。本文假定混输泵叶轮内为泡状流动,基于雷诺时均N-S方程和气液两相双流体模型,采用SIMPLEC算法,对叶片式混输泵叶轮内部两相三维紊流流场进行了数值计算,分析了水气混合工况下的流场分布特点。对含气率GVF=15％工况下的扬程特性进行了预测并与试验结果进行对比。数值计算结果表明,混输泵叶轮流道采用较小的径向尺寸差能较好地避免离心力所引起的气液分离,防止气堵现象的发生;叶轮进口部分存在的低压旋涡区容易使气体积聚,因此有必要进一步改进叶轮进口区的水力设计。

摘要：通过数值模拟与性能试验,检验了新一代叶片式混输泵原理机的性能。采用Fluent软件,选用RNGκ-ε湍流模型进行数值模拟,计算得到了混输泵原理机在不同试验工况下5级增压单元的增压以及内流场特性。数值模拟结果表明,含气体积分数小于25%时,混输泵在设计工况增压满足设计要求;在各种含气体积分数条件下,气液分离现象较少,验证了原理机设计方法可行。同时,在不同含气体积分数工况下进行了混输泵外特性试验,分析了含气体积分数对混输泵性能的影响。试验结果表明,混输泵原理机在各种工况下运行平稳,外特性达到了设计要求,从而证明了混输泵设计方法的正确性。

摘要：叶片式混输泵在气液工况下极易产生叶顶泄漏涡和气液分离的情况,这会直接导致泵的性能下降,从而影响泵的输送效率致使生产成本增加。针对上述问题,基于CFD仿真对泵的叶轮引入分流叶片进行改型,并探索分流叶片前缘形状对泵性能的影响。研究结果表明:3种分流叶片前缘形状下的模型扬程均高于原模型,其中以曲率连续方案的扬程最大,为10.85 m,扬程和效率相比原模型分别提高31.83%和2.58%;当分流叶片厚度减小时,分流叶片前半部抑制介质分离的能力得到提升,液相在分流叶片吸力面的附着力增强;受带状泄漏涡被抑制的影响,曲率连续方案下叶轮内介质流动紊乱程度低,该抑制量化为叶轮进口液相减阻5.07%和气相减阻3.80%。研究结果可为后续混输泵的优化设计提供参考。

摘要：以自主研发并取得外特性试验数据的第三代混输泵叶轮为基础,应用L9(34)正交表,以混输泵增压和效率为考查指标,对混输泵叶轮进行4因素3水平的正交设计,获得9组参数组合。采用雷诺平均数值模拟方法,对正交设计中每种组合进行性能预测,分析得到一组最佳的参数组合作为优化后的叶轮参数,然后设计出与优化后叶轮配套的导叶,即得到一套优化后的增压单元设计参数。分别建立优化前后混输泵增压单元的计算流场,并对二者进行数值模拟计算。结果表明:优化后增压单元内流场特性相比优化前得到明显改善,增压提高约14.97%,效率增加约8.07%。