双腔式气液混输装置的流动性能分析

为探究气液混输装置的流动特性,提高油气集输设备的性能及效率,选取一种双腔式气液混输装置作为研究对象,运用FLUENT流动计算软件的VOF多相流模型对该装置气液两相在入口含气率α=20%,动力泵流量Qby=16 L/s的工况下进行流动性能模拟计算,计算得到了装置内气液两相流场、压力、温度、罐内液位、装置出口流量等参数与时间的周期性关系。结果表明,装置的一次工作循环可分为“吸入—压缩—排出”3个过程,循环周期可按本文所提供的公式计算;装置内气液两相压力大小和变化规律基本一致,排出腔和吸入腔内的压力分别与装置的出入口压力基本一致,为0.83,0.28 MPa,但气液两相的温度大小和变化在压缩阶段有明显差异,其最大温差变化分别为23,6℃;在罐内压缩阶段,出口阀门处于关闭状态,使得装置出口流量为零,在工程设计中,气体的压缩过程可近似认为等温压缩。现场实测性能数据与计算结果的对比表明本文的计算方法切实可行,可为双腔式气液混输装置的性能优化提供理论依据。

基于OpenFOAM的离心泵空化流动性能数值模拟

为探究离心泵的空化机理和空化云发展过程,应用OpenFOAM7.0开源软件在流量为0.3 Q_(d)~1.4 Q_(d)(Q_(d)为设计工况下离心泵的流量)工况范围内对IS125-100-200型离心泵进行非稳态空化气液两相流数值模拟。通过后处理得到离心泵内流速、压力及空化云分布,在此基础上分析了设计工况下有效汽蚀余量NPSHa与该离心泵出现空化云的关系;通过监测离心泵内关键点的压力系数,分析了设计工况下空化对离心泵内部流场的影响。基于流场模拟结果预测了离心泵流量与必需汽蚀余量NPSHr之间的关系曲线,并与实测数据进行了对比。结果表明,采用OpenFOAM开源软件对离心泵设计工况下的空化流动进行数值模拟是切实可行的;在设计工况1.0 Q_(d)下,当NPSHa不同时,空化云在各叶片通道的分布不对称,随着NPSHa的减小,空化云在叶轮流道内不断向下游发展,并出现在叶片压力面上;无论离心泵是否发生空化,其压力系数均呈现周期性脉动,且叶轮在一个旋转周期内的脉动次数与叶轮的叶片数相等。研究成果可为离心泵性能预测提供有效的开源软件计算方法。(图9,表1,参24)