一、气液两相流泵的研究进展（论文文献综述）
谢航[1]（2021）在《平衡孔对离心式气液混输泵性能的影响研究》文中提出气液两相条件下,受气相聚集的影响,离心泵在运行过程中会出现性能下降以及运行不稳定等现象。平衡孔可有效降低叶轮所受轴向力,提升泵的运行稳定性。本文采用数值模拟方法对某一离心泵进行了研究,探究了不同进口含气率下离心泵内的流动特性,研究了平衡孔参数对离心泵性能的影响,阐明了平衡孔对混输泵性能的影响机理。主要研究内容和结论如下:探究了进口气泡尺寸对数值模拟准确性的影响,结果表明当采用单一气泡尺寸进行模拟时,高含气率下数值模拟结果与试验结果误差较大。以试验扬程为依据校核了设计流量下不同进口含气率数值模拟应采用的进口气泡尺寸,并建立了进口含气率与气泡尺寸之间的数学模型。在此基础上研究了进口含气率对混输泵外特性、叶轮内气相分布以及叶轮所受轴向力的影响。结果表明混输泵的扬程和效率随着进口含气率的增加逐渐降低;气相主要聚集在叶片压力面靠近前盖板的位置,并随着进口含气率的增加气相聚集区面积增大,且该区域沿着叶片压力面从叶轮进口向出口移动;轴向力随着进口含气率的增加逐渐降低,特别地,在大流量工况下轴向力突降,混合介质流量为480m3/h,进口含气率为5%时,叶轮轴向力发生反向。对平衡孔开展了参数化研究,探究了平衡孔在叶轮后盖板上的径向位置,周向位置和平衡孔直径对混输泵外特性、叶轮内气相分布以及轴向力的影响。研究表明当平衡孔位于气相聚集区内时,能有效改善叶轮流道内的气相聚集现象,从而提升泵的性能。当平衡孔位于气相聚集区外时,平衡孔回流导致叶轮内流动紊乱,增加了叶轮水力损失,造成泵性能下降。轴向力受平衡孔径向位置的影响较大,而受周向位置的影响较小。当平衡孔中心位置从叶轮进口向出口移动时,平衡孔对轴向力的平衡效果逐渐减弱。平衡孔孔径越大对叶轮内气相聚集现象的改善效果以及对轴向力的平衡效果越明显,但过大的孔径会造成叶轮内水力损失大大增加,当孔径处于6mm-12mm之间时,泵的综合性能得到有效提升。选定最优平衡参数,探究了平衡孔对气液混输泵性能的影响机理。结果表明小含气率下平衡孔会导致泵的性能下降,而高含气率时平衡孔能有效提升泵的性能。小含气率时,受平衡孔回流的影响,叶轮内不稳定流动加剧,泵的水力损失增大;高含气率下,平衡孔打破叶轮内聚集的大气泡,能有效提升叶轮出口位置的叶片表面静压,降低叶轮内水力损失。平衡孔可以显着改善叶轮内气相分布,越靠近平衡孔中心位置,其改善效果越好,而远离平衡孔中心位置的气相分布基本不受影响。
杨成坤[2]（2021）在《叶片弯曲与扭曲对螺旋轴流泵内气液两相流动特性的影响》文中研究表明全球面临严重的能源危机问题,探索海洋石油,天然气等资源已经迫在眉睫,其中输送相关资源的设备尤为重要,传统的输送设备效率低,报损率高。螺旋轴流式油气混输泵输送流量大,性能稳定,对复杂多介质流体和高含气率流体具有较强的输送能力。本文选用一套完整混输泵模型作为基础模型,利用计算流体力学中欧拉多相流模型以及RNG?-?湍流模型进行数值模拟,对混输泵的内流场进行数据分析,总结出压缩单元级流道流动特性与气泡运动轨迹,定义气体相对聚集度作为衡量气相聚集程度的标准,气体相对聚集度概念适用于各种入口含气率的工况。在探究叶轮流道流动规律后,提出基于翼型平移与扭转形成弯曲叶片与扭曲叶片的改型方案,定义扭转度作为衡量叶片扭曲程度的系数,并对改型方案进行数值模拟,总结不同改型方案对混输泵气相流动特性的影响。主要结论如下:（1）气泡在流道内运动轨迹在每一个流面上均有差异性与相似性,整体运动轨迹比较类似于一个平抛球的运动轨迹;在流道前段影响气泡运动轨迹的主要是径向压强梯度力形成的气液相间排挤效应,在流道出口附近影响气泡运动轨迹的主要因素是叶片出口压力侧与吸力侧形成的逆压梯度。（2）基于轮毂侧翼型平移形成的弯曲叶片向吸力侧弯曲时,能有效的降低流道内气体相对聚集度,并抑制叶片背面尾缘处回流涡的形成。随着弯曲叶片由压力侧向吸力侧弯曲的过程中,在翼型平移距离+3mm到-3mm的变化范围内,靠近叶轮出口的回流涡逐渐减小直至消失。（3）以轮毂侧翼型前缘点作为扭转中心的扭曲叶片向压力侧方向扭曲时,可以缓解叶片尾缘处的气相聚集程度;随着扭曲叶片沿吸力侧向压力侧扭曲的过程中,在扭转度从-0.214到+0.214线性变化范围内,混输泵叶轮流道后半段的气体相对聚集度从0.181减小为0.15。（4）以轮毂侧翼型弦长中心作为扭转中心的扭曲叶片沿逆时针方向扭转有助于降低流道内的气体相对聚集度;随着扭曲叶片的尾部沿吸力侧向压力侧扭曲,扭曲叶片的头部沿压力侧向吸力侧扭曲的过程中,在扭转度从-0.214到+0.214线性变化范围内,混输泵叶轮流道后半段的气体相对聚集度从0.179减小为0.145。（5）以轮毂侧翼型后缘点作为扭转中心的扭曲叶片向吸力侧方向扭曲时,有助于叶片背面尾缘处气液混合物的加速运动,进一步减少叶片背面的低速区;随着扭曲叶片沿压力侧向吸力侧扭曲的过程中,在扭转度从-0.214到+0.214线性变化范围内,混输泵叶轮流道后半段的气体相对聚集度从0.175减小为0.129,叶片背面尾缘处的回流涡基本消失。本文创新点:通过有限体积法提取流面上网格节点的径向速度,轴面速度;分别对每个网格节点的径向速度与轴面速度进行求和,利用均值法获得单一网格对应的径向与轴面平均速度;利用积分思想对流道流面网格上的径向速度与轴面速度均值进行累计求和,获得气泡的运动轨迹及其数学表达。
李晨昊[3]（2021）在《入口含气率对混输泵性能及内部气液两相分布形态影响机理研究》文中提出随着国家经济和工业高速发展对能源的需求与日俱增,化石能源开采逐渐向深海油气资源迈进,多相混输泵成为将海洋油气资源输送至陆上的重要生产设备。但由于海洋工作环境和输送介质的特殊性,导致混输泵内部流态极其复杂,同时泵的性能受含气率影响巨大,极端工况下甚至威胁混输泵机组的安全稳定运行,造成不可估量的损失。本文以自主研发的多相混输泵为研究对象,建立多相混输泵实验测试系统,开展了混输泵气液两相瞬态流动特性研究,采用数值模拟与试验相结合的方式,探究了不同含气率工况下混输泵的气液两相流动特性和水动力学特性。主要研究内容和结论如下:针对低比转速多相混输泵的理论设计落后和高含气率条件下性能较差的问题。通过优化混输泵叶轮结构设计和动静连接形式的方法,确定了叶轮和扩压器几何参数。结合数值模拟结果和气液两相流试验结果,分析了叶片几何参数与混输泵性能之间的关系,完成了混输泵模型的开发和样机的研制。在纯液工况和变含气率工况下对多相混输泵进行试验研究,结果表明:在纯液和气液两相工况下,混输泵的性能满足设计要求,建立了含气率与混输泵扬程的关联关系,并阐明了试验结果与数值模拟结果存在误差的原因;研究了转速对混输泵增压性能影响,结果显示增加转速可以有效的提高混输泵的增压能力,但随着含气率的上升,增加转速对于提高混输泵增压能力有限。通过对三级混输泵全流道数值模拟,明确了多级混输泵内部瞬态流动特性变化过程。分析了纯液工况和气液两相流工况下,叶轮进出口处相对叶流角的变化规律,同时,明确了混输泵扬程和效率随含气率改变的变化规律。通过对叶轮和扩压器内部压力脉动特性分析,揭示了混输泵增压单元内压力脉动主频幅与值含气率之间的关联关系。在额定流量工况下,揭示了叶轮和扩压器上瞬态轴向力随含气率的变化过程,建立了平均轴向力与含气率之间的函数关系,为混输泵安全稳定运行提供—定参考。分析混输泵内部相态分布规律和气团形态变化过程,建立了含气率与液相流场参数及叶片荷载之间的关联关系,揭示了混输泵内流动特性发生复杂变化的根本原因。在变流量和含气量时,气相体积分数在动静干涉区域内变化剧烈,这导致导流腔连接段和扩压器内水力损失增加,但增加液相流量可有效改善导流腔内气液两相流动状态,减小水力损失。通过分析流量和含气率变化对叶轮叶片表面压力和流动轨迹的影响,阐明了气液两相流时叶轮内的压力变化规律和叶片表面流动轨迹演化过程,进而明确了混输泵内部瞬态流动特性演变规律。
朱景源[4]（2020）在《水轮机式液力透平气液两相流动数值模拟研究》文中研究指明液力透平作为一种高压余能回收装置,广泛的应用在石油化工、合成氨等工业领域,在部分工业流程中,透平进口工质会含有气体,导致透平外特性下降,影响机组运行稳定性。为揭示液力透平在两相工况下的气液流动特性和能量转化机理,预测其外特性及内流场变化规律。本文采用Eulerian-Eulerian Particle模型和SSTk-ω湍流模型对一水轮机式液力透平模型展开研究。首先研究了气体模型、两相模型以及气泡直径对透平性能及流场预测的影响;然后采用非均相模型,考虑气体的可压缩性,基于PBM（Population Balance Model）模型对透平多工况下气液流动特性进行了研究,分析了不同流量、不同进口含气率对透平内部两相流动特性的影响,揭示了转速对高含气率工况透平外特性和内流场的影响规律。研究结果表明:（1）相对于可压缩模型,不可压缩气体模型压力梯度下降较大,对应的转轮内水力损失也较大;在同一含气率工况下,不可压缩气体模型透平的效率、输出功率低于可压缩气体模型。在20%含气率工况,不可压缩气体模型效率比可压缩气体模型低12%,输出功率低36kW。（2）均相流模型流道内气相工质、转轮出口速度分布均匀;非均相流模型下,气液在蜗壳内已经发生气液分离,导致气相工质在转轮流道内分布不均,转轮内水力损失大于均相流,对应的水力效率、输出功率小于均相流模型。在20%含气率下,非均相流模型比均相流模型的效率低5.6%,输出功率低14kW。（3）气泡模型影响流道内气相工质以及转轮内速度流线分布。单一气泡直径模型下,随气泡直径的增大,流道内气相工质分布不均加重、转轮内流态变差、转轮出口速度增大,转轮内水力损失增加,导致透平的输出功率、水力效率下降。在20%含气率工况,单一气泡直径模型中气泡直径0.5mm 比气泡直径0.1mm的透平的效率低5.1%,输出功率低14.2kW。PBM模型的外特性介于单一气泡直径0.3mm和0.5mm之间,比气泡直径为0.1mm的透平效率低4.8%,输出功率低12kW。（4）入口含气率影响转轮入口气相工质、液流角的分布。同一流量工况,随着含气率的增加,气相工质、液流角变化曲线上波峰幅值增大、数量增多,对应流道内漩涡流态变差,转轮出口速度增大,转轮内水力损失增大,透平输出功率、效率减小。当含气率为30%,小流量工况效率相较于纯水工况下降了 34.7%。（5）转速影响气液两相工况液力透平的运行情况。转速的升高增大了透平的总压头,提高了效率。不同流量工况提高幅度不同,在设计流量下,转速为1660r/min工况透平的效率相较于设计转速工况（1485r/min）提高了 1.9%;中流量工况水力效率提高了 1.3%,小流量工况水力效率提高了 1.1%。
何文婷[5]（2020）在《气泡形变影响下的离心泵气液两相流数值模拟及模型研究》文中认为本文的研究受到国家自然科学基金“气液两相流下离心泵内部流动机理及其流动诱导特性研究”（编号:51779107）和高端外国专家项目“气液混输状态下泵内部流动特性研究”（编号:GDW20153200139）的资助。实际工程中离心泵运行常遇到入流含气的问题,导致性能急剧恶化,进而对系统安全稳定性造成威胁,入流含气的离心泵内部属于十分复杂的气液两相流流动,数值模拟提供了有效研究手段,成为当前研究的热点。但由于含气气泡在其内部流动时,直径和形态随流场参数不断变化,气泡间还存在聚合与破碎,高含气率下数值计算方法尚不成熟。本文修正固定气泡直径的气液两相流模型,基于离心泵外特性实验数据,验证和分析三种不同气液两相流模型对来流含气条件下离心泵内流场数值模拟的准确性和适用性,并基于修正模型和MUSIG模型分析揭示离心泵内气泡分布及流型转变特性,研究可为解决离心泵入流含气导致的性能恶化提供理论支撑,并推动离心泵气液两相流理论的发展。本文主要研究内容和创新性结论如下:1.综合分析离心泵气液两相流国内外研究现状得出,气液两相流流型变化是引起泵性能下降的主要原因,数值计算因对两相流流场做出简化,忽略了气相粒子在流动过程中的形变,难以准确模拟并反映这种气液两相流流型变化,从而考虑气相粒子的变化,发展并探究更适合的离心泵气液两相流模型是准确模拟分析并揭示气液两相流流态特性,解决泵性能下降的关键。2.分析气液两相流模型特点:（1）欧拉-欧拉双流体非均相普通粒子模型可用于离心泵气液两相流计算,气体粒子直径固定,未考虑气体粒子形变及聚合分裂等作用;（2）MUSIG模型将离散相分为若干组不同粒径的粒子,可考虑粒子的聚合与破碎作用,属于普通粒子模型的一种拓展,但计算量大大增加。基于此,本文建立描述粒子形变的方程,引入气相粒子直径随流场的变化,构造了普通粒子修正模型,在普通粒子模型基础上计算量不会有明显增加,但可反映气泡分布及流型变化。3.搭建了入流含气条件下离心泵性能实验台,开展比转速为88.6的单级单吸离心泵不同转速、不同入流含气条件下的外特性实验和进、出口压力脉动实验。基于实验数据,对比分析了普通模型、MUSIG模型和修正模型分别用于泵内气液两相流定常计算所得的外特性曲线的差异。计算结果表明:（1）小流量工况下,普通模型外特性计算结果准确;额定流量下,计算误差随入口含气量的增加而逐步加大;小含气率时预测性能误差在5%以内,含气率高于3%时,除了小流量工况外,计算预测偏差大大增加;（2）与普通模型相比,MUSIG模型计算得到的外特性结果在实验流量范围内整体与实验数据有较好的吻合度,说明考虑了气相破碎聚合引起的气泡形变是模型计算准确度提升的重要原因,但计算量大约为普通模型的2倍;（3）修正模型的计算量与普通模型接近,得到的外特性曲线在整个实验流量范围内与实验结果的吻合度则远远高于普通模型,修正效果随着含气量增加逐渐显现。额定工况下修正模型将计算误差降至较小范围,修正效果最为明显。4.基于普通模型、MUSIG模型及修正模型分别开展离心泵气液两相流非定常数值计算,并对三种模型计算获得的流场速度、流型、气泡分布进行了数值分析。研究结果表明:（1）修正模型与MUSIG模型模拟得到的整体流场计算结果较为接近,均可反映出流场中的流型转变、回流区特性,并可获得气泡分布特性以及气泡形变规律,而普通模型无法得到气泡形变规律,在含气量增加后的流场计算结果与上述两种模型也存在较大差异;（2）修正模型与MUSIG模型模拟得到的泵内气液两相流流型转变特性为:小含气量时表现为均匀泡状流态,流动规律为气相与液相流线排列有序而紧密,湍动能维持较低水平;随入口含气量增加形成聚合泡状流态,出现少量回流,流场稳定性有所下降;当含气量继续增加以及流量增加后,气囊流出现,气囊部位的回流最为严重,流道被气囊占用且水力损失急剧增加。5.基于三种模型的非定常计算进一步深入分析了压力脉动和气囊详细演变过程,结果表明:（1）随入口含气量增加,泵内压力脉动幅值明显升高,波动剧烈。修正模型和MUSIG模型均可以反映出含气量增加后流场中的强压力脉动特性;（2）MUSIG模型描述了气相之间的破碎与聚并过程,最终形成气囊的速度与程度最强,普通模型模拟的气囊程度最轻,进而得出,小流量下气体粒子形变会加剧气体聚集程度,大流量下,则是引起气囊初生的重要原因。
杨德轩[6]（2020）在《叶片渐厚和数量对混输泵性能影响的研究》文中研究说明自然界开采的原油通常是由油质、气体及各种杂质组成的多相混合物。如何对原油进行高效传输是原油开采及加工过程中一项重要技术。由于缺乏多相流体运动的理论基础和有效的设计方法,导致传统的传输泵在油气混输过程中效率低、寿命短。近年来,以油气混输为主要特征的多相混输技术引起人们广泛关注。本文以一种油气混输泵为研究对象,对混输泵计算域三维建模,利用Fluent流场分析软件进行数值模拟,选用描述粘性不可压缩流体动量守恒的纳维-斯托克斯方程（简称N-S方程）、Mixture模型及速度压力耦合计算的SIMPLEC算法求解混输泵内部的流场,系统研究了混输泵叶片渐厚参数和动静叶片数量组合对流道内流体运动规律的影响。通过对混输泵外特性分析、动静叶片表面压力分布、混输泵速度分布和静叶部分子午面相态分布分析,研究混输泵的流动特性,结果如下:1.静叶叶片渐厚参数对混输泵性能的影响定义了混输泵静叶片几何参数α来表示静叶片渐厚程度,计算了具有不同α值的混输泵的增压和效率的变化曲线,获得不同流量下混输泵静叶片的最优α值;在不同含气率的工况下,计算了混输泵内部压力分布,速度分布和气相分布情况。结果表明:当α值在1.0～5.0之间时,混输泵的增压和效率随着静α值呈现出先增加后减小的趋势。当α=3.5时,混输泵的增压和效率最高,分别为75kpa和34.6%,与α=1.0相比静叶轮部分气相分布和速度分布更均匀,静叶片尾部的高压区向叶片中部移动。随着α值增加,叶片末端处流体过流截面越小,静叶片处压力增加,对流体的排挤和阻力增大,输运能力得到提升,效率更高。但是当叶片末端的过流面积过小时,静叶片阻碍流体顺畅流动,引起混输泵增压和效率同步降低。在设计工况下,对于不同的静叶片α值,流体的含气率对混输泵的增压和效率的影响基本一致,表现为类线性降低,直线的斜率几乎相等,截距不同。随着含气率升高,流体的密度降低,泵内的增压降低,效率降低。当流体的含气率为70%时,α=3.5较α=1.0比,增压升高约2.9%,效率升高约1.5%。2.动静叶片数组合对混输泵性能的影响利用双因素方差分析方法,研究了动静叶片数组合对混输泵性能的影响,计算在不同含气率工况下混输泵的增压和效率,分析动静叶表面的压力分布和静叶部分的含气率分布。结果表明:静叶叶片数对混输泵增压和效率的影响显着,动叶叶片数对混输泵增压和效率的影响不明显。静叶片是将动能转化为压力能的主要部件,对流体的输送效率起主导作用。当含气率为零时,混输泵在设计流量下的增压随着静叶叶片数的增加而减少,随着动叶叶片数的增加而增加。当含气率为零时,混输泵在设计流量下的效率随着静叶叶片数的增加而增加,随着动叶叶片数的增加而减少。对于不同动静叶片数组合,含气率对增压和效率的变化规律基本一致,随含气率增加泵的增压和效率呈现非线性单调降低。在高含气率的工况下,流道内流体介质流动复杂,气液分离现象比较严重,使增压和效率严重降低,最后趋近于一点。选择适当的静叶片渐厚参数和动静叶数量组合对提高混输泵的增压和效率具有明显的影响,对于开发和设计高效的多相混输泵具有实际意义。
陆梦雅[7]（2020）在《WFB型立式自吸泵叶轮对自吸性能影响的研究》文中指出自吸泵作为一种特殊的离心泵,具有适应性强、使用方便等特点,广泛应用于农田灌溉、矿山排水等领域。自吸泵的自吸过程是一个极为复杂的气液两相流动过程:输入液体、气液混合、气液分离、气体排出、稳定输水等多个过程。影响自吸泵性能的因素为:叶轮外径、叶轮出口宽度、叶轮型式以及储液室容积等。目前我国对自吸泵的设计还处于半经验半理论阶段,对自吸泵内部机理研究较少,因此研究其内部机理具有很有高的学术价值与实用意义。本文以WFB型立式自吸泵为研究对象,对其叶轮进行优化设计,并进行试验与数值模拟,研究叶轮型式以及叶轮出口宽度对自吸泵的水力性能以及自吸性能的影响。其主要研究内容如下:（1）以100WFB-B2型号的立式自吸泵为研究对象,设计了三种叶轮分别为:半开式叶轮、闭式叶轮、叶轮出口宽度大小不同的闭式叶轮,通过试验及数值模拟得到了三种不同叶轮对自吸泵水力性能、自吸性能的影响。（2）对三种不同叶轮的模型泵进行外特性试验,改变泵的进口流量,得到不同流量工况下的扬程与效率等参数,并将得到的扬程、流量、效率等外特性曲线进行对比分析,结果表明:同参数的闭式叶轮效率要比半开式叶轮高8%-10%;减小叶轮出口宽度,泵的效率会下降。（3）对三种不同叶轮的模型泵内部流动进行单相流定常数值模拟,得到不同流量工况下的扬程,并将数值模拟结果与外特性试验得到的扬程相对比,发现模拟结果三种模型最大误差值为6.1%,证明其模拟的相对可靠,并从泵腔内部压力以及速度分布云图、叶轮内部分布云图以及速度流线分析叶轮型式以及叶轮出口宽度对泵性能的影响,结果表明:叶轮结构对泵腔内部压力分布影响较大、对泵腔内部的速度分布影响较小,且叶轮结构对自吸泵的水力性能的影响要大于叶轮出口宽度对自吸泵水力性能的影响。（4）采用CFX软件提供的MIXTURE混合模型对三种装配有不同叶轮的自吸泵的自吸过程进行了非稳态气液两相数值模拟,并对主要过流部件的进出口如:叶轮进出口、蜗壳出口、出水管出口等含气率进行监测,获得其自吸过程中含气率随时间变化曲线,并根据出口含气率变化状态判断其自吸完成的时间。泵腔内部的气液两相分布云图充分展示了自吸过程中泵腔内部的气液两相流动情况,根据气液两相运动规律可以将自吸分为:自吸初期、自吸中期以及自吸末期,其中叶轮对自吸过程起到影响的主要是自吸中期。结果表明叶轮形式的改变对自吸过程中的气液混合、分离速度影响较小,改变叶轮出口宽度对自吸过程中的气液混合、分离速度影响较大。对比主要过流监测面的含气率变化曲线,发现半开式叶轮进气量要高于闭式叶轮,适当减小叶轮出口宽度,叶轮进口最大含气率会增加;叶轮出口宽度增大时,气液混合分离面积增大,叶轮气液分离效果最好;从整体出口含气率变化曲线来看,闭式叶轮与半开式叶轮区别较小,减小叶轮出口宽度,出口含气率变化较为平缓,自吸时间较长。从自吸性能来看,叶轮出口宽度变化带来的影响要远大于叶轮型式的改变。
苏有亮[8]（2020）在《螺旋轴流泵叶轮内气液两相流分离特性及气堵机理》文中研究指明深海和边远油气田的开采和输运已经上升为国家能源战略的重要组成,多相混输系统在油气采输方面表现出的巨大优越性为油田的开发提供更优的选择。多相混输泵是混输系统的核心设备,其中螺旋轴流式气液混输泵凭借其输送流量大、对固体颗粒不敏感的特性而被广泛应用。由于气液相间较大的密度差引起的气液分离和气堵,是气液混输泵采输系统安全、可靠运行的最大影响因素。本文以自主设计的单级螺旋轴流式混输泵压缩单元为研究对象,利用欧拉双流体多相流模型和SST k-湍流模型对混输泵的内部流动进行数值计算。首先,在叶轮流道设立监测点,基于流道内流面气液两相径向速度和流道内气相体积分数的分布,考察了气泡在流道内的运行轨迹和其在流道壁面聚集的位置;其次,基于流道内气泡的受力分析,引入气液两相的排挤系数和分离系数表征流道内液体对气泡的排挤效应和气液两相的分离程度。探讨了混输泵叶轮流道内在有无径向压力梯度和不同区域条件下气液分离的动力学机制;最后,分析叶轮旋转一个周期内叶轮轮毂面的气相体积分数、压力等变化规律,通过引入叶轮对流体做功与流道静压的差值揭示了流道出口处气堵的发生机制。主要研究结论如下:（1）在叶轮子午面上,气泡的运动轨迹为一条类平抛曲线,最终在叶轮叶片非重合区压力面轮毂处聚集结合成气团;（2）混输泵输送气液两相介质时,气泡主要受惯性力、流动阻力、虚拟质量力和压力梯度力的共同作用;气液两相相态分离的原因是:旋转叶轮中气泡受离心力和向心力不平衡导致的液体对气泡的排挤作用;气泡所受向心力主要由径向压力梯度提供,其大小影响了气液两相的相态分离程度。（3）气液两相分离导致小气团在流道轮毂聚集和结合,受相间分离剪切流的影响,流道出口气团聚集处形成轴向漩涡;叶轮对气团做的功不足以克服流道出口由于相邻流道液相聚集形成的过逆压梯度,导致涡旋气团滞留在流道轮毂壁面附近,形成气堵现象。本文通过探讨基于排挤效应的气液分离机理和基于过逆压梯度效应的气堵机理,发现消除相邻叶片非重合区域的径向压力梯度可有效减缓气液两相的分离;控制叶轮尾缘的过逆压梯度可以减轻流道出口处的气堵程度,给出了解决流道气堵的思路和方向,为高效螺旋轴流式气液混输泵的安全可靠设计提供了理论支持。
张开辉[9]（2019）在《气液混输泵导流腔改型及内部两相流动特性数值研究》文中研究说明随着工业和科技的迅速以展，石油、天然气资源的需求也日益增大,石油、天然气的开采难度也日益增加。深海油气资源成为各国开发的重点,由于深海开发受到压力、扬程以及气液混合的限制,对采输的动力部件“气液混输泵”提出了更严格的要求。近年来,国内外学者对气液混输泵的研究分析,取得了许多的成果,但是气液混输泵在深海开采过程中的效率低和含气率使用范围小等难题仍亟待解决。本文以新型深海多级离心式气液混输泵为分析对象,开展气液两相流动研究工作,其中液相选用水为介质,气相选用空气为介质。木文选用Eulerian-Eulerian非均相流模型作为两相流计算模型,液相选用SST k-ω湍流模型，气相选用分散相零方程模型对混输泵模型进行气液两相流数值计算。对混混输泵的不同运行工况进行研究,分析了不工况下混输泵的外特性和两相流特性变化规律;对混输泵三级运行时的首级和单级泵运行时在相同工况下的外特性和内部流动特性进行对比,解释了混输泵级间相互作用对泵级性能影响的木质。针对混输泵的两相流特性,提出一种导流腔改型的措施,对这种措施的提出了多种改型方案,对不同的方案在不同工况下进行数值计算,分析得出最优的改型方案。对导流腔改型前后的混输泵模型在三级运行条件下泵的外特性、气相分布、湍动能等进行了对比分析。研究结果表明,流量和含气率的变化对混输泵的外特性、内部流动特性都有不同程度的影响,且含气率的影响比流量更为明显。混输泵在三级运行时的首级比单级泵运行时外特性有提所提高,内部流动的分布规律也不同。分析得出影响性能差异的本质是三级泵运行时首级受到第二、三级的做功。通过对不同导流腔改型方案下混输泵外特性和内部流动特性的对比分析,选出了最优的改型方案。
戈振国[10]（2019）在《基于CFD-PBM耦合模型的离心泵气液两相流动特性研究》文中认为泡状入流条件下,气泡在离心泵内发生聚并和破碎现象,气泡积聚到一定程度,会形成气团或者气囊,从而影响离心泵的扬程和效率,导致离心泵的性能下降,甚至影响到整个系统的安全稳定性。因此,研究泡状入流条件下离心泵内的流动特性至关重要。本文通过数值模拟对泡状入流条件下离心泵内气液两相流动特性进行研究,并采用实验验证了数值模拟方法的准确性,探究了入口体积含气率、液相流量和转速等参数对离心泵扬程和效率的影响规律,主要成果如下:（1）建立了基于CFD-PBM（CFD-Population Balance Model）耦合模型的离心泵气液两相流数值模拟方法,与基于Eulerian-Eulerian模型的数值方法相比,该方法模拟结果与实验结果吻合更好,尤其是入口体积含气率较高时,能够更加有效的模拟气泡在离心泵内的聚并、破碎、分离等动力学行为,进而准确预测泵的“喘振”特性。（2）获得了入口体积含气率、液相流量和转速等参数对离心泵扬程和效率的影响规律。离心泵的扬程和效率随着入口含气率的增大而降低,随着转速的增大而增大。当入口体积含气率从3%增加到5%时,气泡形成气团滞留在叶轮流道内,无法随液相排出,离心泵扬程出现了突降现象,亦即发生了“喘振”;此外,随着液相流量的增大,离心泵的扬程和效率先降低后升高。（3）离心泵扬程和效率等外特性的变化规律与泵内截面含气率及气泡尺寸分布直接相关。随着入口体积含气率的增大,离心泵截面含气率逐渐增大,大气泡占比也不断增大。验证了已有的截面含气率和气泡尺寸预测模型,其中Estevam模型和Pineda模型预测截面含气率时适应性较好,误差不超过±20%;Gamboa模型预测的气泡尺寸相对误差不超过±30%,且入口体积含气率越大预测误差越小。
二、气液两相流泵的研究进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、气液两相流泵的研究进展（论文提纲范文）
（1）平衡孔对离心式气液混输泵性能的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 离心泵内气液两相流动研究 |
| 1.2.2 气液两相条件下泵受力及振动研究 |
| 1.2.3 平衡孔对离心泵的影响研究 |
| 1.2.4 现状总结 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 气液两相流基础理论 |
| 2.1 特性参数 |
| 2.2 气液两相的流型以及流型图 |
| 2.2.1 管道中的两相流流型 |
| 2.2.2 泵中的两相流流型 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 离心泵气液两相流数值计算方法 |
| 3.1 计算模型 |
| 3.2 数值计算方法 |
| 3.2.1 两相流模型 |
| 3.2.2 相间作用力 |
| 3.2.3 湍流模型 |
| 3.2.4 网格划分 |
| 3.3 计算设置 |
| 3.3.1 基本假设 |
| 3.3.2 边界条件 |
| 3.3.3 两相流泵外特性参数 |
| 3.3.4 计算准确性验证与气泡直径校核 |
| 3.4 进口含气率对泵外特性的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 气液两相条件下离心泵内部流动分析 |
| 4.1 叶轮内压力分布研究 |
| 4.2 叶轮内气相分布研究 |
| 4.3 离心泵叶片载荷分布研究 |
| 4.4 叶轮域能量特性研究 |
| 4.5 叶轮内流场研究 |
| 4.6 含气率对离心泵轴向力的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 开设平衡孔对泵性能的影响 |
| 5.1 平衡孔径向位置对混输泵的影响 |
| 5.1.1 对外特性的影响 |
| 5.1.2 对于叶轮气相分布的影响 |
| 5.1.3 对叶片载荷分布的影响 |
| 5.1.4 对轴向力的影响 |
| 5.2 平衡孔周向位置对混输泵的影响 |
| 5.2.1 对离心泵外特性的影响 |
| 5.2.2 对于叶轮气相分布的影响 |
| 5.2.3 对叶片载荷的影响 |
| 5.2.4 对轴向力的影响 |
| 5.3 孔径的影响 |
| 5.3.1 对泵外特性的影响 |
| 5.3.2 对泵内气相分布的影响 |
| 5.3.3 对叶轮流道内损失的影响 |
| 5.3.4 对轴向力的影响 |
| 5.4 开孔前后混输泵流动分析 |
| 5.4.1 对外特性的影响 |
| 5.4.2 对叶轮内气相分布的影响 |
| 5.4.3 对叶轮内流动的影响 |
| 5.4.4 对叶轮内湍动能分布的影响 |
| 5.4.5 对轴向力的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文的主要研究成果 |
| 6.2 研究工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（2）叶片弯曲与扭曲对螺旋轴流泵内气液两相流动特性的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景与意义 |
| 1.3 油气混输泵国内外研究现状与发展趋势 |
| 1.4 多相混输泵主要泵型 |
| 1.5 混输泵机理研究 |
| 1.6 混输泵扭曲叶片研究现状 |
| 1.7 混输泵内气泡流动状态 |
| 1.8 本文主要研究内容 |
| 第二章 螺旋轴流式混输泵的设计与数值计算方法 |
| 2.1 混输泵设计 |
| 2.1.1 叶轮设计 |
| 2.1.2 导叶设计 |
| 2.2 混输泵网格划分 |
| 2.2.1 网格技术的介绍 |
| 2.2.2 网格划分步骤 |
| 2.2.3 网格无关性检验 |
| 2.3 数值计算方法 |
| 2.3.1 计算流体力学(CFD)数值模拟步骤 |
| 2.3.2 气液两相流理论 |
| 2.3.3 多相流模型 |
| 第三章 螺旋轴流泵叶轮流道内两相流动特性分析 |
| 3.1 泵内气液两相流动理论模型分析 |
| 3.1.1 混输泵流道划分 |
| 3.2 流道内速度分布规律 |
| 3.2.1 流道内气液两相径向速度分布规律 |
| 3.2.2 流道内气液两相轴面速度分布规律 |
| 3.3 流道内气相体积分数分布规律 |
| 3.3.1 不同流面气相体积分数分布规律 |
| 3.3.2 沿径向方向气相体积分数分布规律 |
| 3.4 流道内压力分布规律 |
| 3.4.1 沿流线方向压力分析 |
| 3.4.2 沿不同流面压力分析 |
| 3.4.3 沿径向方向压力分析 |
| 3.4.4 混输泵流道内气液两相相互作用力分析 |
| 3.4.5 流道内不同流面气泡运动轨迹 |
| 3.5 子午面相关研究 |
| 3.5.1 叶轮子午面压力分布规律 |
| 3.5.2 子午面气体体积分数分布规律 |
| 3.5.3 子午面轴面速度分析 |
| 3.5.4 子午面径向速度分析 |
| 3.5.5 子午面气泡轨迹示意图与运动轨迹方程组 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 叶片弯曲与扭曲对气液混输泵性能影响 |
| 4.1 叶轮叶片翼型截面划分 |
| 4.2 混输泵原模型数值模拟 |
| 4.3 叶片改型方案 |
| 4.3.1 基于翼型平移的弯曲叶片方案一 |
| 4.3.2 基于翼型扭转的扭曲叶片方案二 |
| 4.3.3 基于翼型扭转的扭曲叶片方案三 |
| 4.3.4 基于翼型扭转的扭曲叶片方案四 |
| 4.4 气体相对聚集度 |
| 4.4.1 气相与液相的速度差 |
| 4.4.2 定义气体相对聚集度公式 |
| 4.5 基于翼型平移的弯曲叶片方案一对混输泵性能影响 |
| 4.5.1 基于翼型平移的弯曲叶片方案一对混输泵外特性影响 |
| 4.5.2 基于翼型平移的弯曲叶片方案一对气体相对聚集度影响 |
| 4.5.3 基于翼型平移的弯曲叶片方案一对混输泵内流特性影响 |
| 4.5.4 基于翼型平移的弯曲叶片改型后受力分析 |
| 4.5.5 基于翼型扭转的扭曲叶片对混输泵外特性与气体相对聚集度影响 |
| 4.5.6 基于翼型扭转的扭曲叶片方案二,三,四对混输泵内流特性影响 |
| 4.5.7 基于翼型扭转的扭曲叶片三种扭转方案内流特性对比 |
| 4.6 改型方案气泡轨迹示意图 |
| 4.7 本章总结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（3）入口含气率对混输泵性能及内部气液两相分布形态影响机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外多相混输泵技术的研究和发展现状 |
| 1.2.1 多相混输泵的发展及应用情况 |
| 1.2.2 我国多相混输泵技术的研究和发展 |
| 1.2.3 多相混输泵的研究方向及应用前景 |
| 1.2.4 多相混输泵的研究现状和目前亟待解决的问题 |
| 1.3 国内外气液两相流混输泵的研究现状 |
| 1.3.1 气液两相流的研究方法 |
| 1.3.2 气液两相流模拟的研究进展 |
| 1.3.3 含气率对气液混输泵性能影响的研究现状 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 2 多相混输泵设计 |
| 2.1 研究目标设计参数 |
| 2.2 多相混输泵过流部件设计 |
| 2.2.1 叶轮设计 |
| 2.2.2 扩压器设计 |
| 2.2.3 泵壳设计及强度校核 |
| 2.2.4 主轴结构设计及校核 |
| 2.3 多相混输泵模型建立 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 多相混输泵数值模拟方法 |
| 3.1 计算流体动力学概述 |
| 3.2 气液两相流控制方程 |
| 3.2.1 控制方程 |
| 3.3 湍流模型 |
| 3.4 网格划分及无关性验证 |
| 3.5 边界条件设置 |
| 3.6 监测点设置 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 多级混输泵样机试验研究 |
| 4.1 多相混输泵实验系统平台总体设计思想 |
| 4.2 多相混输泵实验系统 |
| 4.2.1 三级混输泵实验系统 |
| 4.2.2 25 级多相混输实验系统建立 |
| 4.3 多相混输泵试验研究 |
| 4.3.1 试验相关参数 |
| 4.3.2 试验方案 |
| 4.3.3 试验步骤 |
| 4.3.4 试验结果处理与对比验证 |
| 4.3.5 模拟结果与试验误差分析 |
| 4.4 多相混输泵外特性试验与数据处理分析 |
| 4.4.1 三级混输泵纯液相工况试验研究 |
| 4.4.2 三级混输泵气液两相流试验研究 |
| 4.4.3 25 级混输泵纯液工况试验研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 多级混输泵输送性能及流动特性研究 |
| 5.1 纯液工况下混输泵性能分析 |
| 5.1.1 混输泵扬程分析 |
| 5.1.2 小流量工况下叶轮内部流动分析 |
| 5.1.3 叶轮中间截面流速分析 |
| 5.1.4 小流量工况扩压器内部流动分析 |
| 5.1.5 扩压器中间截面流速分析 |
| 5.2 气液两相流工况下多相混输泵性能分析 |
| 5.2.1 含气率变化对混输泵外特性影响研究 |
| 5.2.2 含气率变化对混输泵增压能力的影响研究 |
| 5.2.3 不同含气率下混输泵内部压力特性研究 |
| 5.2.4 不同含气率下混输泵内部压力脉动特性研究 |
| 5.3 混输泵增压单元内气液两相特性分析 |
| 5.3.1 混输泵叶轮内部含气率分布 |
| 5.3.2 不同叶高处气相体积分数变化分析 |
| 5.3.3 流量和含气率变化对液相速度影响分析 |
| 5.4 含气率变化时混输泵内部水动力特性研究 |
| 5.4.1 叶轮上的瞬态轴向力变化过程 |
| 5.4.2 扩压器上的瞬态轴向力变化过程 |
| 5.4.3 叶轮上的瞬态径向力变化过程 |
| 5.4.4 扩压器上的瞬态径向力变化过程 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 多级混输泵内部流场特性研究 |
| 6.1 混输泵叶轮内流动特性研究 |
| 6.1.1 叶轮内部气相变化过程 |
| 6.1.2 叶轮内液相流速分析 |
| 6.1.3 叶轮进出口相对液流角随含气率变化过程 |
| 6.1.4 叶轮叶片表面静压载荷分布 |
| 6.2 混输泵扩压器内流动特性研究 |
| 6.2.1 扩压器内部气相变化过程 |
| 6.2.2 扩压器进出口相对液流角变化规律 |
| 6.2.3 扩压器流道内液相流速分析 |
| 6.2.4 扩压器导叶表面压载荷分布 |
| 6.3 变流量与含气量对混输泵流动特性影响 |
| 6.3.1 气液两相流下含气率沿轴向变化分析 |
| 6.3.2 流量和含气率变化对气液两相流动损失的影响 |
| 6.3.3 流量和含气率变化对叶轮内压力的影响 |
| 6.3.4 含气率变化对叶片表面流动轨迹变化影响 |
| 6.4 混输泵增压单元内流动特性研究 |
| 6.4.1 变含气率时混输泵增压单元内气液两相流动分析 |
| 6.4.2 含气率变化时混输泵增压单元内湍流动能变化 |
| 6.4.3 向小流量过渡时增压单元内流动分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 研究工作总结 |
| 7.2 本文主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（4）水轮机式液力透平气液两相流动数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 液力透平的分类 |
| 1.2.1 泵反转式液力透平 |
| 1.2.2 水轮机式液力透平 |
| 1.2.3 专用液力透平 |
| 1.3 液力透平国内外研究现状 |
| 1.3.1 单相流液力透平研究进展 |
| 1.3.2 气液两相液力透平研究进展 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 2 液力透平两相流基础理论 |
| 2.1 离心泵内气液两相流流型 |
| 2.2 气液两相流液力透平基本方程 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 气液两相流液力透平数值计算方法 |
| 3.1 计算流体动力学基本知识 |
| 3.2 湍流模型 |
| 3.2.1 k-ε模型 |
| 3.2.2 k-ω模型 |
| 3.2.3 SST k-ω模型 |
| 3.3 多相流模型 |
| 3.4 水轮机式液力透平几何参数和主要参数 |
| 3.5 三维建模及网格生成 |
| 3.6 网格无关性验证 |
| 3.7 边界条件及计算设置 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 数值模型对性能及流场预测的影响 |
| 4.1 气体模型对性能及流场预测的影响 |
| 4.1.1 数值方案 |
| 4.1.2 外特性变化分析 |
| 4.1.3 内流场变化分析 |
| 4.1.4 水力损失变化分析 |
| 4.2 两相模型对性能及流场预测的影响 |
| 4.2.1 数值方案 |
| 4.2.2 外特性变化分析 |
| 4.2.3 内流场变化分析 |
| 4.2.4 水力损失变化分析 |
| 4.3 气泡模型对性能及流场预测的影响 |
| 4.3.1 PBM模型简介 |
| 4.3.2 数值方案 |
| 4.3.3 外特性变化分析 |
| 4.3.4 内流场变化分析 |
| 4.3.5 水力损失变化分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于PBM模型多工况流动特性研究 |
| 5.1 不同流量工况变含气率流动特性研究 |
| 5.1.1 数值方案 |
| 5.1.2 外特性变化分析 |
| 5.1.3 内流场变化分析 |
| 5.1.4 水力损失变化分析 |
| 5.2 高含气率变转速工况流动特性研究 |
| 5.2.1 数值方案 |
| 5.2.2 外特性变化分析 |
| 5.2.3 内流场变化分析 |
| 5.2.4 水力损失变化分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（5）气泡形变影响下的离心泵气液两相流数值模拟及模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 气液两相流流体力学基础理论 |
| 1.2.2 国内外气液两相流实验研究现状 |
| 1.2.3 国内外气液两相流数值模拟研究现状 |
| 1.3 研究现状小结 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 气液两相流动基础及模型 |
| 2.1 气液两相流理论概述 |
| 2.2 气液两相流模型分类 |
| 2.3 欧拉-欧拉非均相流模型 |
| 2.4 MUSIG模型 |
| 2.5 PBM-CFD耦合模型 |
| 2.6 欧拉-欧拉均相流模型 |
| 2.7 欧拉-拉格朗日粒子追踪模型 |
| 2.8 VOF模型 |
| 2.9 湍流模型 |
| 2.10 本章小结 |
| 第三章 入流含气条件下离心泵性能计算和试验 |
| 3.1 模型泵三维造型及网格划分 |
| 3.1.1 模型泵设计参数 |
| 3.1.2 三维水体及网格划分 |
| 3.1.3 网格无关性分析 |
| 3.2 欧拉-欧拉双流体非均相流模型修正 |
| 3.3 数值计算设置 |
| 3.3.1 边界条件设置 |
| 3.3.2 定常计算设置 |
| 3.3.3 非定常计算设置 |
| 3.4 入流含气条件下离心泵性能测试 |
| 3.4.1 气液两相流开式试验台 |
| 3.4.2 测试精度和试验步骤 |
| 3.4.3 试验数据处理 |
| 3.4.4 纯水条件下模型泵外特性实验结果 |
| 3.4.5 不同含气率下模型泵外特性实验结果 |
| 3.5 入流含气条件下离心泵外特性计算结果 |
| 3.5.1 原始模型外特性验证 |
| 3.5.2 MUSIG模型外特性验证 |
| 3.5.3 修正模型外特性验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 入流含气条件下离心泵内部流型分析 |
| 4.1 纯水工况下离心泵内部流动规律 |
| 4.2 气液两相流工况下流线分布规律 |
| 4.2.1 0.4 Qd工况下流线分布规律 |
| 4.2.2 1.0 Qd工况下流线分布规律 |
| 4.3 气液两相流工况下气相局部含气率 |
| 4.3.1 Q=0.4Qd工况下气相局部含气率 |
| 4.3.2 Q=1.0Qd工况下气相局部含气率 |
| 4.4 气液两相流工况下湍动能分布 |
| 4.4.1 Q=0.4Qd工况下湍动能分布 |
| 4.4.2 Q=1.0Qd工况下湍动能分布 |
| 4.5 气液两相流工况下气泡直径分布 |
| 4.5.1 Q=0.4Qd工况下气泡直径分布 |
| 4.5.2 Q=1.0Qd工况下气泡直径分布 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 入流含气条件下离心泵内流非稳定特性分析 |
| 5.1 离心泵含气条件下气囊形变过程分析 |
| 5.2 离心泵含气条件下压力分布 |
| 5.3 离心泵压力脉动分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间参加的科研项目和发表的论文 |
（6）叶片渐厚和数量对混输泵性能影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 油气混输多相泵的概述 |
| 1.2 油气混输泵研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文主要内容 |
| 第二章 计算域模型的建立与网格划分 |
| 2.1 计算域模型的建立 |
| 2.2 网格划分 |
| 2.3 网格类型 |
| 2.3.1 四面体网格 |
| 2.3.2 棱柱形网格 |
| 2.3.3 六面体网格 |
| 2.4 网格结构 |
| 2.4.1 结构化网格 |
| 2.4.2 非结构化网格 |
| 2.5 网格生成方法 |
| 2.5.1 四叉树法 |
| 2.5.2 映射法 |
| 2.5.3 三角剖分法 |
| 2.5.4 铺砌法(Paving) |
| 2.6 网格生成软件 |
| 2.7 网格生成过程 |
| 2.8 混输泵性能预测方法 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 油气混输泵气液两相流数值模拟理论基础 |
| 3.1 CFD介绍及求解过程 |
| 3.2 气液两相流动理论简介 |
| 3.3 两相流动流体模型 |
| 3.3.1 分相流模型(Separated Flow Model) |
| 3.3.2 均相流模型(Homogeneous Flow Model) |
| 3.3.3 漂移模型(Drift—Flux Model) |
| 3.4 多相流的研究方法 |
| 3.5 气液两相流理论方程 |
| 3.5.1 连续性方程 |
| 3.5.2 动量守恒方程 |
| 3.5.3 含气率计算公式 |
| 3.5.4 滑速比 |
| 3.5.5 两相介质密度 |
| 3.6 两相流模型 |
| 3.6.1 VOF模型(Volume of Fluid Model) |
| 3.6.2 混合模型(Mixtuie Model) |
| 3.6.3 欧拉模型(Eulerian Model) |
| 3.7 湍流模型 |
| 3.8 模拟计算设置 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 静叶叶片厚度渐变对混输泵性能影响 |
| 4.1 油气混输泵设计思想 |
| 4.2 不同叶片厚度渐厚程度混输泵的外特性分析 |
| 4.2.1 混输泵的外特性曲线 |
| 4.2.2 混输泵在不同含气率下的增压和效率 |
| 4.3 多工况下混输泵内流场分布 |
| 4.3.1 动叶轮叶片在不同含气率下压力分布 |
| 4.3.2 静叶轮在不同含气率下压力分布 |
| 4.3.3 静叶轮在不同含气率下气相分布 |
| 4.3.4 混输泵全流域在不同含气率下速度分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 动静叶片数组合对混输泵的影响 |
| 5.1 混输泵的外特性分析 |
| 5.1.1 混输泵的外特性曲线 |
| 5.1.2 不同含气率下混输泵的增压和效率 |
| 5.2 双因素方差分析 |
| 5.2.1 动静叶片数组合对增压的影响 |
| 5.2.2 动静叶片数组合对效率的影响 |
| 5.3 动叶叶片数对混输泵叶片表面压力的影响 |
| 5.4 静叶叶片数对混输泵内特性的影响 |
| 5.4.1 静叶叶片数对静叶轮压力的影响 |
| 5.4.2 静叶叶片数对静叶轮气相分布的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 展望 |
| 符号说明 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
| 硕士学位论文缴送登记表 |
（7）WFB型立式自吸泵叶轮对自吸性能影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景、目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 自吸离心泵产品发展概述 |
| 1.2.2 自吸泵结构对自吸性能影响的研究现状 |
| 1.2.3 泵内部气液两相流动的研究现状 |
| 1.2.4 自吸泵自吸过程的气液两相流动数值计算研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 立式自吸泵水力设计及试验 |
| 2.1 立式自吸泵结构图 |
| 2.2 自吸泵的分类及工作原理 |
| 2.3 立式自吸泵水力设计 |
| 2.3.1 比转速 |
| 2.3.2 叶轮分类 |
| 2.3.3 叶轮参数 |
| 2.3.4 叶轮主要参数 |
| 2.4 试验研究 |
| 2.4.1 试验目的 |
| 2.4.2 试验装置及试验台布置 |
| 2.4.3 实验内容及方法 |
| 2.4.4 实验数据与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 立式自吸泵内部流动数值模拟 |
| 3.1 流体控制方程与数值模拟方法 |
| 3.1.1 流体控制方程 |
| 3.1.2 数值模拟方法 |
| 3.2 立式自吸泵网格划分以及边界条件设置 |
| 3.2.1 自吸离心泵计算域 |
| 3.2.2 计算域的网格划分 |
| 3.2.3 边界条件的设置 |
| 3.3 自吸离心泵内部流场分析 |
| 3.3.1 自吸泵外特性数值计算与实验结果对比 |
| 3.3.2 结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 立式自吸泵气液两相流数值模拟 |
| 4.1 两相流模型及初始边界条件设置 |
| 4.1.1 两相流模型 |
| 4.1.2 初始边界条件设置 |
| 4.2 监测点与监测面的设置 |
| 4.2.1 监测点的设置 |
| 4.2.2 监测面的设置 |
| 4.3 计算结果分析 |
| 4.3.1 自吸过程中泵腔内部气液两相分布 |
| 4.3.2 自吸过程中各监测的含气率变化情况 |
| 4.4 自吸中期内部流场分析 |
| 4.4.1 自吸中期叶轮内部气液两相分布 |
| 4.4.2 自吸中期泵腔内部速度场分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表及录用的的学术论文 |
（8）螺旋轴流泵叶轮内气液两相流分离特性及气堵机理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.3 油气混输泵国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.4 叶片式气液混输泵叶轮内气液分离机理研究现状 |
| 1.5 论文研究的主要内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 螺旋轴流式气液混输泵几何模型的建立及数值计算方法研究 |
| 2.1 气液两相流的动态特性基础理论 |
| 2.2 气液两相流动及基本方程 |
| 2.2.1 气液两相流动 |
| 2.2.2 两相流基本方程 |
| 2.3 螺旋轴流式气液混输泵几何模型的建立 |
| 2.3.1 混输泵结构参数 |
| 2.3.2 叶轮的水力设计 |
| 2.4 网格划分及网格的无关性检验 |
| 2.5 气液两相流数值方法的选择 |
| 2.5.1 多相流模型的选择 |
| 2.5.2 多相流的时间格式 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 螺旋轴流式气液混输泵叶轮气液两相的分离机理 |
| 3.1 混输泵叶轮流道内气液两相相态分离特性 |
| 3.1.1 叶轮流道内气相介质的GVF分布 |
| 3.1.2 叶轮流道内液相介质的径向速度分布 |
| 3.1.3 叶轮流道内气相介质的径向速度分布 |
| 3.2 叶轮内粒子的受力分析 |
| 3.2.1 气泡受力分析 |
| 3.2.2 气泡所受各力的数量级分析 |
| 3.3 气泡轨道模型 |
| 3.4 排挤效应 |
| 3.5 径向压力梯度 |
| 3.6 影响混输泵气液两相的分离因素 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 螺旋轴流式气液混输泵叶轮流道的气堵机理 |
| 4.1 气堵 |
| 4.1.1 气泡在叶轮流道的聚集 |
| 4.1.2 气团对叶轮流道的堵塞 |
| 4.2 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
（9）气液混输泵导流腔改型及内部两相流动特性数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 气液两相流研究理论研究进展 |
| 1.2.2 气液两相流泵的数值研究进展 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 气液两相流理论及分析方法 |
| 2.1 气液两相流理论及分析方法 |
| 2.2 气液两相流的数值模型 |
| 2.2.1 均相流模型 |
| 2.2.2 非均相流模型 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.3.1 标准k-ε模型 |
| 2.3.2 RNGk-ε模型 |
| 2.3.3 标准k-ω模型 |
| 2.3.4 SSTk-ω模型 |
| 2.4 两相流控制方程 |
| 2.4.1 气体状态方程 |
| 2.4.2 相间作用力 |
| 2.5 气液两相关参数及计算公式 |
| 2.5.1 流量 |
| 2.5.2 流速 |
| 2.5.3 两相混合密度 |
| 2.5.4 含气率 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 混输泵数值计算方法及外特性分析 |
| 3.1 计算几何模型和网格建立 |
| 3.1.1 几何模型 |
| 3.1.2 网格划分 |
| 3.2 数值计算方法 |
| 3.2.1 CFX气液两相流模型 |
| 3.2.2 边界条件设置及计算设置 |
| 3.3 混输泵外特性分析 |
| 3.3.1 混输泵参数定义及计算公式 |
| 3.3.2 混输泵在不同流量下的外特性分析 |
| 3.3.3 混输泵在不同含气率下的外特性分析 |
| 3.3.4 混输泵级间外特性的相互影响分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 不同工况对气液混输泵内部流动特性的影响 |
| 4.1 不同工况对混输泵转轮气相分布的影响 |
| 4.1.1 流量对混输泵转轮气相分布的影响 |
| 4.1.2 进口含气率对混输泵转轮气相分布的影响 |
| 4.1.3 混输泵级间相互作用对转轮气相分布的影响 |
| 4.2 不同工况对混输泵转轮压力分布的影响 |
| 4.2.1 混输泵转轮压力分布分析 |
| 4.2.2 不同工况对混输泵转轮压力分布的影响 |
| 4.2.3 混输泵级间相互作用对转轮叶片载荷的影响 |
| 4.3 不同工况对混输泵转轮液相流动的影响 |
| 4.3.1 流量对混输泵转轮液相流线的影响 |
| 4.3.2 进口含气率对混输泵转轮液相流线的影响 |
| 4.3.3 混输泵级间相互作用对转轮液相流线的影响 |
| 4.4 混输泵转轮内部湍动能分析 |
| 4.4.1 湍动能 |
| 4.4.2 湍流耗散率 |
| 4.4.3 转轮流道内湍动能分析 |
| 4.4.4 不同进口含气率对转轮流道内湍动能的影响 |
| 4.4.5 不同进口含气率对三级泵转轮湍动能的影响 |
| 4.4.6 混输泵级间相互作用对转轮湍动能的影响 |
| 4.5 混输泵中扩压器和导流腔内部流动特性分析 |
| 4.5.1 混输泵扩压器内部流动特性分析 |
| 4.5.2 混输泵导流腔内部流动特性分析 |
| 4.5.3 混输泵级间相互作用对导流腔内部流动的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 导流腔改型对混输泵两相流特性的影响 |
| 5.1 泵导流腔的几何改型 |
| 5.2 不同导流腔结构对单级混输泵外特性的影响 |
| 5.3 不同导流腔结构对单级混输泵两相流动特性的影响 |
| 5.3.1 不同导流腔结构对混输泵气相分布影响 |
| 5.3.2 不同导流腔结构对转轮叶片载荷的影响 |
| 5.3.3 不同导流腔结构对转轮湍动能的影响 |
| 5.4 导流腔改型性能改善的原因探究 |
| 5.4.1 转轮水力损失计算 |
| 5.4.2 导流腔和扩压器水力损失计算 |
| 5.5 导流腔改型前后在三级泵运行时的性能对比 |
| 5.5.1 导流腔改型前后三级混输泵外特性对比 |
| 5.5.2 导流腔改型前后三级混输泵转轮气相分布对比 |
| 5.5.3 导流腔改型前后三级混输泵各级泵增压能力对比 |
| 5.5.4 导流腔改型前后三级混输泵湍动能对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（10）基于CFD-PBM耦合模型的离心泵气液两相流动特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 离心泵内部气液两相流动的可视化实验研究 |
| 1.2.2 离心泵内部气液两相流动的数值模拟研究 |
| 1.2.3 CFD-PBM耦合模型在泡状流模拟中的应用研究 |
| 1.2.4 研究现状总结 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 2 泵内气液两相流基础理论 |
| 2.1 气液两相流基础理论 |
| 2.1.1 气液两相流的特性参数 |
| 2.1.2 气液两相流的流型 |
| 2.2 气液两相流泵的扬程和效率 |
| 2.3 泵内气液两相流流型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 离心泵气液两相流数值计算方法 |
| 3.1 离心泵的主要参数和几何模型 |
| 3.2 网格划分 |
| 3.3 多相流模型 |
| 3.3.1 三种模型比较 |
| 3.3.2 Eulerian-Eulerian模型 |
| 3.3.3 相间作用力 |
| 3.4 湍流模型 |
| 3.4.1 湍流模型选择 |
| 3.4.2 Realizable k-ε模型 |
| 3.5 模拟方案 |
| 3.5.1 两相流数值计算设置 |
| 3.5.2 气液两相流数值模拟方案 |
| 3.6 监测点设置 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 基于CFD-PBM耦合模型的数值模拟方法验证 |
| 4.1 离心泵气液两相流实验 |
| 4.1.1 实验系统 |
| 4.1.2 实验方法与步骤 |
| 4.2 实验验证 |
| 4.2.1 单相实验验证 |
| 4.2.2 两相非定常计算设置 |
| 4.2.3 实验与数值模拟结果对比 |
| 4.2.4 与Eulerian-Eulerian模型对比 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 离心泵气液两相流动特性 |
| 5.1 入口体积含气率的影响 |
| 5.1.1 气相分布图 |
| 5.1.2 速度流场 |
| 5.1.3 湍动能分布图 |
| 5.1.4 截面含气率(αG) |
| 5.1.5 各监测点压力脉动结果 |
| 5.1.6 叶轮受力分析 |
| 5.2 液相流量的影响 |
| 5.2.1 气相分布图 |
| 5.2.2 速度流场 |
| 5.2.3 湍动能分布图 |
| 5.2.4 截面含气率(αG) |
| 5.3 转速的影响 |
| 5.3.1 气相分布图 |
| 5.3.2 速度流场 |
| 5.3.3 湍动能分布图 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
四、气液两相流泵的研究进展（论文参考文献）
- [1]平衡孔对离心式气液混输泵性能的影响研究[D]. 谢航. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]叶片弯曲与扭曲对螺旋轴流泵内气液两相流动特性的影响[D]. 杨成坤. 兰州理工大学, 2021(01)
- [3]入口含气率对混输泵性能及内部气液两相分布形态影响机理研究[D]. 李晨昊. 西安理工大学, 2021(01)
- [4]水轮机式液力透平气液两相流动数值模拟研究[D]. 朱景源. 西安理工大学, 2020
- [5]气泡形变影响下的离心泵气液两相流数值模拟及模型研究[D]. 何文婷. 江苏大学, 2020
- [6]叶片渐厚和数量对混输泵性能影响的研究[D]. 杨德轩. 辽宁石油化工大学, 2020(04)
- [7]WFB型立式自吸泵叶轮对自吸性能影响的研究[D]. 陆梦雅. 江苏大学, 2020(02)
- [8]螺旋轴流泵叶轮内气液两相流分离特性及气堵机理[D]. 苏有亮. 兰州理工大学, 2020(12)
- [9]气液混输泵导流腔改型及内部两相流动特性数值研究[D]. 张开辉. 西安理工大学, 2019(08)
- [10]基于CFD-PBM耦合模型的离心泵气液两相流动特性研究[D]. 戈振国. 西安理工大学, 2019(08)