螺旋轴流式混输泵进口管道冲蚀磨损的数值模拟

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:clond
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螺旋轴流式混输泵具有排量大、对砂粒不敏感等优势,在石油工业领域应用较广。然而该类型泵的进口管道常见因砂粒冲击而发生冲蚀磨损,对泵的正常运行及安全生产造成隐患。本文基于计算流体动力学(CFD),采用数值模拟的方法对螺旋轴流式混输泵进口管道的冲蚀问题进行研究,具有重要工程应用价值。基于单向耦合的欧拉-拉格朗日法,建立了混输泵进口管道两相冲蚀模型,包括流动模型、颗粒运动模型及冲蚀方程三大模块。通过与解析解及试验结果对比,分别验证了上述三部分模型的准确性。采用CFD数值模拟方法,将得到验证的模型应用于混输泵进口管道,研究其冲蚀规律。结果显示,液固两相最大冲蚀速率与流速呈指数关系增长,且此指数系数为2.76;与颗粒的质量流量线性正相关;随着颗粒粒径的增大先减小后增大,且临界粒径为100?m。然后,采用正交设计的方法,研究了三个主要参数对冲蚀的影响程度。结果表明,颗粒的质量流量影响最大,速度次之,粒径最小。此外,研究发现扩散角为5?的渐扩管内部流场无旋涡出现、压降较小,且最大冲蚀速率是突扩管的1/2,说明该类管道在减少能量损耗、降低冲蚀磨损及保障泵高效运行方面具有优势,因此本文推荐采用此渐扩管作为混输泵的进口管道。
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