潜油电泵是石油采油领域使用最广泛的采油设备,但也存在单节扬程低、长度长、效率不高等问题。本文提出一种单节扬程高、流量大、多节级联的新型叶片泵,并以其为研究对象,提出叶片泵工作腔内瞬时压力、叶片瞬时位移、瞬时内部泄漏流量的分析方法,同时研究了颗粒杂质与气体的浓度分布规律,提出了减震槽结构优化参数,主要工作如下:1.针对井下采油转速高、运行时间长、含砂等复杂工况的要求,提出了一种具有叶片和弹簧构成的自平衡浮动系统的新型级联型叶片泵设计方案,特殊的过砂间隙和短轴级联设计降低了偏磨现象、增强了过砂能力,自平衡浮动系统提高了响应速度、减轻应力集中,减小接触磨损,避免卡死现象,保证长时间高速运行。结果表明:所设计的新型叶片泵能够满足井下采用工况的要求,提高了单节的扬程,容积效率能够提升到80%以上。2.针对叶片泵运行一转的过程中工作腔内瞬时液压力难以通过理论分析或物理实验获取的难题,提出了通过流体仿真获取工作腔内液压力瞬时数据的方法。首先建立单节泵体的三维组合模型和水力模型,适当扩大单节泵体两端的水体范围,使得边界条件更加准确,保证泵入口和出口的流体状态;分别对叶片顶端与定子内壁完全贴合和不同间距的情况进行仿真计算,获得叶片两侧工作腔内的压力值,通过数据拟合,得到完全贴合和不同间距状态下叶片两侧工作腔内液压力的变化曲线。结果表明:工作腔内液压力峰值随着叶片顶端与定子内壁间距的增大而减小,但都存在液压力值突然的增大和降低,从而导致叶片径向加速度的突变,产生撞击,造成振动和噪音。仿真结果能够较好的揭示了叶片泵的振动和噪声来源。3.针对目前叶片受力分析没有考虑工作腔液压力的瞬时变化和叶片顶端与定子内壁间距对液压力影响的问题,在进行叶片受力分析时,引入基于流体仿真获取的工作腔内液压力瞬时数据,建立了叶片受力模型和叶片径向运动模型,获得叶片瞬时径向位移数值。结果表明:叶片在液压力上升的较大的位置开始脱离,在突然下降的位置出现回弹,造成叶片撞击定子内壁,且吸油过程中叶片径向速度较大,对定子产生较大作用力,造成磨损。所建立的受力和径向运动模型能够较准确地解释叶片贴合、接近和脱离的机理。4.目前叶片泵泄漏分析多为瞬态分析且没有考虑叶片顶端与定子内壁间距和工作腔内液压力变化的影响。针对这一问题,提出了基于工作腔内液压力和叶片径向位移的瞬时内部泄漏流量计算方法。首先,分析级联型叶片泵内部泄漏通道,并建立内部瞬时泄漏模型;然后,代入瞬时工作腔液压力与叶片的瞬时径向位移,获得瞬时内部泄露流量和瞬时容积效率;最后,设计实验进行验证。结果表明转子与配流盘间隙为泄漏流量最大的泄漏通道,占总泄漏量的90%左右;理论分析方法有效且可靠性较高。5.对新型叶片泵进行颗粒流和空化仿真,得到颗粒杂质和气泡的浓度分布规律,预测可能发生冲蚀与气蚀的部位。为降低工作腔内液压力的突变,对减震槽结构及参数进行优选,确定了合理的新型叶片泵减震槽结构。