油田用离心泵汽蚀性能的数值分析与试验.pdf

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1、2015年第43卷第8期流体机械文章编号：1005—0329(2015)08—00131—05油田用离心泵汽蚀性能的数值分析与试验翟之平，张钊源，杨忠义，刘祥(内蒙古工业大学，内蒙古呼和浩特010051)摘要：为了准确预测油田用离心泵的汽蚀性能，本文使用计算流体力学软件Fluent中的Mixture多相流模型与汽蚀模型相结合对离心泵内的汽蚀现象进行数值模拟，并通过油田用离心泵汽蚀性能试验对数值计算结果进行验证。在验证模拟结果可行的基础上，对离心泵结构及工作参数对其汽蚀性能的影响进行了数值分析，结果表

2、明：叶轮采用6叶片较4和8叶片汽蚀性能更优；叶轮转速越小，离心泵抗汽蚀性能越好；离心泵进口流量越大，抗汽蚀性能越差。关键词：油田用离心泵；汽蚀性能；数值模拟；试验研究中图分类号：TH232文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2015．08．001NumericalAnalysisandExperimentofCavitationPerformanceofCentrifugalPumpsusedinOilFieldZHAIZhi-ping，ZHANGZhao-yua

3、n，YANGZhong—yi，LIUXiang(InnerMongoliaUniversityofTechnology，Huhhot010051，China)Abstract：Inordertoaccuratelypredictcavitationperformanceofcentrifugalpumpsusedinoilfield，three—dimensionalsimula-tionwasperformedbyusingFLUENTsoftwarewithmixturemodelandcavi

4、tationmode1．ComparisonsbetweensimulatedvaluesandmeasuredvaluesofNPSHweremade．andthereliabilityofthenumericalsimulationwasverified．Meanwhile。contrastsimula-tionsonvariationsinworkingparameterswerecarriedout．Itisconcludedthat：(1)Impellerswith6bladeshadbe

5、ttercavitationcharacteristicthan4and8blades．(2)Thelowertheimpeller’Srotationalspeedwas，thebetterthecavitationperformancewas．(3)Thecavitationperformancewouldbeimprovedbydecreasingfeedquantity．Keywords：centrifugalpump；cavitationperformance；numericalanaly

6、sis；experiment1前言研究还未见报道。为此，本文利用CFD软件Fluent对油田用100AY120B型离心泵进行汽蚀性离心泵作为一种常用的流体输送机械，在石能的数值计算和分析，预测其内部流场汽蚀发生油化工、冶金以及节水灌溉等工农业中被广泛应区域和气泡分布规律，并对数值计算结果进行试用¨。油田用离心泵在工作中经常会出现汽蚀验验证。现象，不但使离心泵产生强烈的噪声和振动，而且泵的扬程、流量以及效率都会急剧下降，同时由气2数值模拟与分析泡溃灭产生的高频冲击波使叶轮表面受到侵蚀，产生裂纹并剥落，

7、使其无法正常运行J。近年2．1几何模型建立与网格划分来，许多学者通过应用计算流体力学技术对离心本文选取油田用单级单吸式100AY120B型泵的汽蚀性能进行了大量的研究，取得了一定的离心泵为计算模型，其基本参数：流量为86m／h，进展_6“，但对于油田用离心泵汽蚀性能方面的扬程为46m，泵吸入口直径为100mm，泵出口直收稿日期：2014一l1—2l修稿日期：2015—01—23基金项目：内蒙古自然科学基金资助项目(2014MS0512)2FLUIDMACHINERYVo1．43，No．8，2015径

8、为80mm，叶轮转速2950r／min。Pi．(1)：一一采用建模软件UG建立离心泵的泵体和叶轮pgpg模型，然后导入前处理软件Hypermesh中建立离式中P——离心泵进口压力(表压)，Pa心泵流道模型并划分网格。为了保证网格质量，P——离心泵出口压力(表压)，Pa将计算区域分为旋转区域和非旋转区域两部分，p——液体密度，kg／m选用六面体实体单元进行网格划分，划分完网格g——当地重力加速度，m／s之后采用节点耦合来处理各部件间的连接，以保对于每一台泵都规定了汽蚀余