圆盘泵流动规律研究.pdf

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1、FLUIDMACHINERYVo1.38,No.10,2010文章编号:1005—0329(2010)10—0044—04圆盘泵流动规律研究周昌静,陈国明,徐群。,许亮斌(1.中国石油大学,山东东营2570612.中国海洋石油总公司研究中心,北京100027)摘要:为研究圆盘泵内流动规律,将圆盘泵叶轮分为无叶区和叶片区。应用CFD技术对模型泵内部的流动进行数值模拟,并对速度矢量图、等值线图和压力等值线图进行分析。分析认为旋流是圆盘泵内的主要流动方式,无叶区内较大部分是低压区,在叶轮无叶区和叶片区间存在贯通流,叶片区流入无叶区的贯

2、通流将较大角惯量传递给无叶区内的流体是圆盘泵具有良好通流能力的原因。关键词:圆盘泵;无叶区;叶片区;数值模拟;贯通流中图分类号:TH311文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1005—0329.2010.10.009ResearchonFlowMechanisminDiscPumpZHOUChang.jing,CHENGuo.ming,XUQun,XULiang—bin(1.ChinaUniversityofPetroleum,Dongying257061,China;2.ResearchCenterofChin

3、aNationalOffshoreOilCorporation,Beijing100027,China)Abstract:Inordertostudyflowmechanismindiscpump,theCFDtechnologywasappliedtosimulatethe3Dflowinthemodelpumptoacquirethedistributionofabsolutevelocityandstaticpressureinbladelesszoneandbladezoneofimpeller.Velocityvec-

4、tors,velocitycontoursandpressurecontourswasanalyzed.Rotationalflowisconsideredasthemainflowintheimpeller.Goodbilitytothroughflowindiscpumpisattributedtolowpressureinmostofbladelesszoneinimpeller,ixln—throughflowininblade—lesszoneandbladezoneofimpeller,andrun—throughf

5、lowtransferangularmomentumtoflowinbladelesszone.Keywords:discpump;bladelesszoneinimpeller;bladezoneinimpeller;numericalsimulation;run—throughflow1引言性能高、运行稳定的圆盘泵提供理论基础。数值模拟作为热门研究工具,在离心泵内流圆盘泵是一种利用边界层效应输送高浓度、动研究方面的运用已较为普遍,但目前还没有对高粘度、高硬度物料的泵,它的特点是结构简单,圆盘泵流场进行研究的报道。因此,本文利

6、容易制造,运行平稳,无堵塞性能好,叶轮受磨损用数值的方法通过流动模拟来了解其特殊的内部程度较小⋯。近年来圆盘泵在国外得到了广泛流场结构,为圆盘泵的优化设计提供依据。应用,但因光滑圆盘效率较低,其叶轮已由若干个平行薄圆盘构成的圆盘组件发展成为圆盘上带有2泵内流场的数值计算径向直叶片的圆盘叶轮。由于加叶片圆盘泵的开发历史较短,国内外对圆盘泵设计及特性研2.1模型泵基本参数及模拟工况条件究的资料报道很少,其设计理论很不完善,因此迫数值计算所用模型泵叶轮外径D=200mlTl,切需要对圆盘泵内的流动进行深入研究,为设计盘问距S=32mm

7、,采用环形压水室结构,圆盘数收稿日期:2009—12—24基金项目:国家科技重大专项课题“深水油气田开发钻完井工程配套技术”(2008ZX05026-001.12)2010年第38卷第10期流体机械45为2个,叶片为放射形直叶片,每个盘上叶片数取这里采用绝对速度进行速度显示,无特别说明时8枚,叶轮结构如图1所示。叶轮的转速n=2900速度即指绝对速度,单位为m/s。r/min。用于计算的单向流体水的密度1000kg/3.1模拟计算结果。m,动力粘度0.O01003Pa·s。速度矢量(见图4~6)显示,在叶轮叶片区域和无叶区内流体

8、均以旋转状态分布,可见周向速度是绝对速度的主要部分。对比绝对速度和与其分解出的轴向、径向速度等值线图,亦可发现上述情况,这表明周向流动是圆盘泵内部的主体流动趋势。无叶区内流体的流速和叶片区域流体流速具有同一数量级,速度矢量关于叶轮中间轴截面有很好的对称性。图1圆

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