多相泵增壓單元的工作理論與設計方法.pdf

1、螺旋軸流式多相泵是用于油田多相混輸生產(chǎn)的一項新技術，針對該泵的研究開發(fā)現(xiàn)在已經(jīng)成為一大熱點。本文首先回顧了泵的水力設計、葉片設計理論及泵內流場數(shù)值計算的研究現(xiàn)狀，明確了多相泵研究中亟待解決的幾個問題：缺乏足夠的理論基礎，設計方法急需改進等。 本文采取的技術路線是理論、設計、實驗及數(shù)值計算相結合，即首先研究泵的工作理論與混輸機理，繼而以理論為基礎指導設計，給出一種設計方法，然后以實驗與數(shù)值計算對工作理論與設計方法進行檢驗與修正。

2、 具體內容包括：(1)較系統(tǒng)地進行了多相混輸泵增壓單元工作理論與混輸機理的研究，分析了混輸泵的外特性，首次建立了泵特性參數(shù)、混輸能力與結構參數(shù)、運行參數(shù)和混合液參數(shù)的關系，并導出了相關式，為今后方便正確的設計多相泵增壓單元提供理論依據(jù)；(2)在理論研究的基礎上，初步形成了混輸泵增壓單元結構參數(shù)的一種新的設計方法，用以指導泵的子午面設計；(3)基于上述理論，針對均勻流模型，采用準三維反問題的研究思路，以速度矩作為控制參數(shù)，導出了混輸

3、泵葉型的速度梯度方程，并給出了增壓單元葉片型狀的反問題設計方法；針對雙流體模型，采用準三維正問題的研究思路，分別推導出氣相與液相在混輸泵中的運動方程，提出一種對混輸泵增壓單元內流場進行準三維數(shù)值計算的方法。并通過具體實例驗證了以上兩種研究思路所提出的設計方法的可行性；(4)依據(jù)上述給出的增壓單元內流場準三維正問題的數(shù)值模型，并引用多目標遺傳算法，首次對混輸泵葉片型狀進行了優(yōu)化設計研究。通過對多目標優(yōu)化設計結果的對比分析，結合混輸能力與效

4、率，提出了一種折衷的設計方案：該方案是在效率不低于初始設計要求的條件下混輸能力最高的一種設計結果；同時分析了滿足不同設計目標的葉片型狀的變化趨勢，此趨勢對今后葉片型狀的設計具有一定的指導意義。(5)利用實驗與數(shù)值計算對工作理論與設計方法進行驗證。結合多相泵的實驗結果，研究找出一種對增壓單元內流場進行數(shù)值分析的方法，利用該方法研究多相泵增壓單元內氣液兩相的流動規(guī)律，模擬多相泵的特性參數(shù)，對多相泵增壓單元的結構參數(shù)進行優(yōu)化，并根據(jù)數(shù)值分析的