天然氣氣田水回收裝置中軸流泵的設計研究.pdf

1、天然氣的凈化處理工藝過程會產(chǎn)生大量的氣田水，如果氣田水不處理或直接排放將會導致嚴重的環(huán)境污染和經(jīng)濟損失，影響油氣田的安全生產(chǎn)。本論文研究的天然氣氣田水回收裝置用軸流泵，是為氣田水的循環(huán)利用提供一種大流量，低揚程的流體動力設備。
　　在軸流泵的內(nèi)部流動中，葉輪內(nèi)水流的流動是非常復雜的，要想了解和掌握軸流泵葉輪內(nèi)部的流動規(guī)律，必須對其進行深入的研究。隨著計算機技術(shù)及商用CFD軟件的發(fā)展，對軸流泵內(nèi)部進行全三維的數(shù)值模擬計算已不再困難。

2、本文利用ANSYSCFX軟件獲得了軸流泵葉輪內(nèi)部流場的速度、壓力、矢量等流動狀態(tài)信息，較為準確的預測了軸流泵的效率，揚程等外特性。軸流泵在運行過程中，葉片根部裂紋是葉輪強度破壞的主要原因之一，利用ANSYS軟件的流固耦合分析功能可以快速的對軸流泵葉輪進行應力分析，校核葉片強度，指導葉片設計并且保證軸流泵的安全運行。
　　本文對軸流泵內(nèi)部流場和葉片強度分析展開了較為廣泛的研究。主要研究工作和取得的主要成果如下：
　　1、對國內(nèi)

3、外軸流泵內(nèi)部流場計算和葉片強度分析的研究現(xiàn)狀進行了簡明闡述和分析比較，確定了本文的研究內(nèi)容；
　　2、闡述了軸流泵設計的基本理論、流場數(shù)值模擬計算的基本方法、計算中湍流模型的選擇以及流固耦合分析的基本理論；
　　3、在軸流泵葉片水力設計的基礎(chǔ)上，利用三維造型軟件UG對軸流泵的葉輪進行三維實體造型，建立了軸流泵內(nèi)部流場計算的全流道幾何模型及應力分析計算的葉輪幾何模型，借助ANSYS軟件對幾何模型進行了網(wǎng)格劃分，分別得到了軸流泵

4、葉輪流場計算和流固耦合計算的網(wǎng)格；
　　4、采用ANSYSCFX軟件基于雷諾應力時均N-S方程、標準湍流模型和SMIPLEC算法，對不同工況下軸流泵內(nèi)部流場進行了數(shù)值模擬，獲得葉片表面的壓力及速度場分布，驗證了圓柱層無關(guān)性假定，對軸流泵的外特性進行了預測；
　　5、利用ANSYS軟件完成了葉輪水壓力載荷的施加，同時考慮離心力的影響，對葉片進行了應力分析，得到了葉片的總體變形及應力分布情況，分析了葉片根部應力集中產(chǎn)生的原因，校