【摘 要】
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混输泵是油田实现气液混输的核心设备,为了解决国内外现有的混输泵产品普遍存在效率低、可靠性差难以适应高含气率的问题,提出了一种新型往复式油气混输泵。目前对该泵气液单向阀的相关研究还处于探索阶段,而进口单向球阀是往复式油气混输泵工作过程中的极为重要组件,它的性能好坏直接关系着往复泵的工作性能和使用寿命。本文以3DP—60/3.0型往复式油气混输泵进口单向球阀做为研究对象,分别从阀球开度、介质含气率、进
【基金项目】
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国家青年科学基金项目“内压缩混输泵气液单向阀相界面演化及失稳机理研究”（NO.51406183）；
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混输泵是油田实现气液混输的核心设备,为了解决国内外现有的混输泵产品普遍存在效率低、可靠性差难以适应高含气率的问题,提出了一种新型往复式油气混输泵。目前对该泵气液单向阀的相关研究还处于探索阶段,而进口单向球阀是往复式油气混输泵工作过程中的极为重要组件,它的性能好坏直接关系着往复泵的工作性能和使用寿命。本文以3DP—60/3.0型往复式油气混输泵进口单向球阀做为研究对象,分别从阀球开度、介质含气率、进出口边界条件等方面进行数值模拟计算与分析;设计搭建单向球阀的气液实验装置,进行了实验,并与单向球阀模拟值进行了对比分析,验证了数值模拟结果的准确性;对单向球阀的开启过程进行了瞬态模拟计算,初步揭示了该单向球阀在混输工况下的工作特性。具体研究内容如下:1.进口单向球阀稳态数值模拟与分析。基于实型泵单向球阀模型的参数与结构尺寸,建立三维流场的几何模型,利用Fluent软件对不同阀球开度、不同介质含气率下的单向球阀流场进行稳态数值模拟,得到阀球开度、介质含气率对阀隙流速、进出口压差、流量系数以及流阻系数的影响规律。并对单向球阀处于某一高度的开启状态下,分别研究入口流量、出口静压对阀进出口压差及流阻特性的影响。2.气液稳态实验与对比分析。为验证稳态数值模拟计算结果的可靠性,设计搭建了高精度气液两相实验平台,对单向球阀实型模型进行了液态和气液工况实验分析。得到了往复泵进口单向球阀在不同进口流量及阀球开度下的稳态实验值,揭示了进口流量和阀球开度对阀进出口压差、流量系数的影响规律;通过对实验结果与CFD模拟结果的误差对比分析,验证了数值模拟数据的准确性。3.进口单向球阀启闭特性的瞬态分析。利用UDF程序与动网格方法对进口单向球阀的开启过程进行瞬态模拟计算。通过改变阀球材质、弹簧刚度系数来改变阀球受力的大小,揭示了阀球材质、弹簧刚度系数及介质含气率对单向球阀开启过程的影响规律,并提出弹簧优化设计的两项基本原则。
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