螺旋轴流式多相流泵内空化致气堵现象研究

2020年第3期• 6 •轴流栗的空化研究王俊华潘绪伟李露露(上海凯泉杲业（集团）有限公司，上海；2018〇4)摘要：为了研究轴流泵内的空化流动，采用修正的R N G4-S湍流模型和Zwart空化模型对某一轴流泵空化流场进 行稳态数值模拟，得到了轴流泵的外特性曲线及空化性能曲线并和试验数据对比。

结果表明，修正的RNG A湍流 摸型能够较为精准地对轴流泵内的空化流动进行预测；随着汽蚀余量的降低，叶片背面压力梯度变大且分布紊乱，叶片出口位置处的湍动能强度越来越大且向叶片进口和相邻叶片工作面位置扩大；汽泡最先在叶片背面进口轮缘位置处 产生，然后向叶片背面进口轮毂位置和叶片背面轮缘位置处扩大。

关键词：轴流泵修正的R N G A-s湍流模型中图分类号：TH312 文献标识码：A引言轴流泵的流量一般较大，且时常运行在大流量 工况，极易在泵的进口产生空泡，发生空化。

空化 的产生对轴流栗的安全稳定运行是极其不利的，严 重者可能会使轴流泵的流量严重下降，同时伴随着 振动和噪声。

因此研究轴流泵内部的空化流动机理 至关重要。

轴流栗内部空化流动机理能否准确地进行数值 研究，湍流模型选取的准确性就显得尤为重要。

目前所采用的湍流模型主要是基于雷诺平均N-S方程 的涡粘模型，但在产生空化时，流体湍动能的产生 项和耗散项不平衡，所以采用一般的湍流模型不能 准确地对空化流动进行预测[1]。

为了寻找出可以准 确预测空化流动的湍流模型，国内外学者做了大量 研究工作。

SH Ahn等[2]通过修改RNG ^湍流模型的湍流粘度对三维NACA0015水翼进行空化预 测，取得了精准地预测效果。

采用RNG湍流模型对轴流低温泵进行空化流场计算，计算结果表明空化流场下的性能曲线与试 验的性能曲线极其接近。

F.J.Salvador等[4]基于 RNG湍流模型对柴油机内的喷嘴进行空化预测来评估不同雷诺条件的喷嘴特性。

Z Liu等[5]对采 用RNG揣流模型叶顶的间隙进行空化性能计算，计算结果表明RNG I s湍流模型可以精确地空化湍动能预测平均应变率与雷诺应力间的关系。

新一代螺旋轴流式多相泵的外特性试验研究孔祥领;朱宏武;张守森;李树德;丁矿【期刊名称】《水泵技术》【年(卷),期】2009(000)001【摘要】多相混输技术使得未经处理的多相井流或其它多相流体能够在无需分离的前提下实现长距离输送.作为多相混输核心技术之一,螺旋轴流式多相泵与其它多相泵相比具有独特优势,诸如排量大,结构简单、紧凑,对固体颗粒不敏感等.在创建新试验台的基础上,本文以中国石油大学(北京)自主研发的新一代螺旋轴流式多相泵为研究对象,在不同工况下对其进行外特性试验研究.叙述了新一代螺旋轴流式多相泵试验样机的基本特征及新试验台架的基本特点,通过试验测定了多相泵的运行稳定性及多相混输性能.实验表明,新一代螺旋轴流式多相泵能够输送单相或多相流体,并且测定了转速、进口含气率、吸入压力等参数对多相泵性能的影响.多相泵的性能随着转数和进口吸入压力的提高得到明显改善:增压提高,高效区变宽,最优工况对应的流量增大.当含气率升高时,多相泵内两相流体产生速度滑移,泵内流型发生转变,导致多相泵振动、性能不稳定,多相泵的增压能力降低.通过和前几代多相泵进行对比,总结了本多相泵性能的特征,为今后多相泵的设计提供了依据.试验研究发现人口气液混合程度的好坏对泵的外特性及工作稳定性有很大影响,文章最后讨论了在多相泵入口设置均混器的必要性以及试验所用均混器的基本特征.【总页数】6页(P7-12)【作者】孔祥领;朱宏武;张守森;李树德;丁矿【作者单位】中国石油大学(北京)机电工程学院,北京昌平,102200;中国石油大学(北京)机电工程学院,北京昌平,102200;中国石油大学(北京)机电工程学院,北京昌平,102200;中国石油大学(北京)机电工程学院,北京昌平,102200;中国石油大学(北京)机电工程学院,北京昌平,102200【正文语种】中文【中图分类】TH3【相关文献】1.螺旋轴流式多相泵油气混输试验研究 [J], 朱宏武;刘文霄2.螺旋轴流式多相泵长短复合静叶优化设计 [J], 马希金;崔生磊;张亚琼;张潮3.新一代螺旋轴流式多相泵的外特性试验研究及数值模拟(英文) [J], 孔祥领;朱宏武;李树德;张守森;季新标4.螺旋轴流式多相泵外特性实验研究 [J], 李清平;薛敦松5.螺旋轴流式多相泵的现场试验研究 [J], 朱宏武;李清平;陈骆;张金亚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

螺旋轴流式多相泵的研究现状
宇富平;任爱菊;刘克强
【期刊名称】《石油矿场机械》
【年(卷),期】2004(033)B08
【摘要】多相混输技术是当今油气输送技术的发展趋势，而螺旋轴流式多相泵应用于油气水多相混输具有良好的性能。

它的最大优点在于对固体颗粒不敏感，能适应气塞和液体段塞。

另外，在高含气率(0％～93％)下，仍有良好的增压效果，在短时间内可在100％的气体下运行。

石油大学(北京)从1996年开始研究螺旋轴流式多相泵，研究了输送机理及结构设计、性能预测和内部能量交换及试验研究，到2003年，先后完成了3代原理机的性能试验研究。

其问做了许多国内开创性的研究工作，在叶片选型、扬程估算、性能预测模型的建立以及内部流动规律研究方面都具备了一定水平。

文章介绍了取得的研究成果、存在的问题以及对策。

【总页数】4页(P4-7)
【作者】宇富平;任爱菊;刘克强
【作者单位】河南石油勘探局机械制造厂，河南南阳473132
【正文语种】中文
【中图分类】TE933.301
【相关文献】
1.螺旋轴流式多相泵的研究现状 [J], 宇富平;任爱菊;刘克强
2.螺旋轴流式多相泵叶轮处流场计算 [J], 薄磊;李铁山;郭金钊
3.螺旋轴流式多相泵的多功能混输试验台设计 [J], 孔祥领;朱宏武;张明;高进伟
4.螺旋轴流式多相泵多级可压缩模拟研究∗ [J], 孔祥领;吕杨;高进伟;曹杉;朱宏武
5.螺旋轴流式多相泵长短复合静叶优化设计 [J], 马希金;崔生磊;张亚琼;张潮因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

轴流泵空化的危害和改进措施发布时间：2022-10-17T08:55:38.885Z 来源：《科技新时代》2022年4月8期作者：姚捷[导读] 本文主要对轴流泵空化的危害姚捷国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏苏州215000摘要：本文主要对轴流泵空化的危害，以及现有的的相关工程实例所作出的改进进行分析，通过对轴流泵空化危害性和改进方式研究，从而提高轴流泵的流动效果。

关键词：轴流泵、空化、汽蚀、气穴、叶片、间隙1、概述轴流泵在我国南水北调工程、大中型泵站、船舶喷水推进和潜艇水下导弹发射装置等国家重大战略工程上具有广泛的应用。

当液体绕轴流泵叶轮叶片流动时，最容易引起局部压力降低并发生空化，引起叶片以及其他过流部件的空蚀破坏，影响泵的性能、运行稳定性并产生振动和噪声等影响。

由此可见，轴流泵空化问题已成为业界急需解决的难题之一。

2、空化对水力机械的危害空化对水力机械的危害主要体现在以下三个方面：水动力学影响、空蚀破坏以及振动和噪声。

关于水动力学影响，空化的各种水动力学影响都起源于空穴的出现破坏了液相流体的连续性。

当汽液两相相互转换时，液相的流态就发生改变，从而影响液体和其边界之间的相互动力作用。

在绝大多数情况下，空化的出现会增加水流的总阻力，限制或减小过流部件表面对液体的做功能力，从而使水力机械的运行性能降低，最典型的外在表现是扬程和效率的下降，其中扬程的下降是液体和转轮之间动量传递作用的有效性减少的标志，效率的降低是损失增大的标志。

关于空蚀破坏，液体空化形成的空泡随液流进入高压区或通过其它方式吸收足够的能量后就会坍塌、破裂，并在极短的时间内形成强烈的冲击波。

当溃灭过程在固壁附近发生时还会形成高速的微射流。

在微射流和冲击波的作用下造成固壁表面破坏、材料剥落，形成空蚀麻点，甚至造成孔洞、断裂等现象。

关于振动和噪声，空化引起的压力脉动传递到水力机组上就会引起机组振动，振动向空气中传播就会产生噪声。

螺旋轴流泵叶轮内气液两相流分离特性及气堵机理螺旋轴流泵是一种常用的泵类设备，在工业生产和生活中广泛应用。

而在泵的工作过程中，由于水中含有气泡，会造成叶轮内部形成气液两相流。

这种气液两相流在泵性能和运行稳定性方面都会产生一定的影响。

因此，研究螺旋轴流泵叶轮内气液两相流分离特性及气堵机理对于提高泵的效率和性能有着重要的意义。

首先，对于螺旋轴流泵叶轮内气液两相流的分离特性进行研究是十分必要的。

气液两相流在叶轮内部流动时会产生相互作用和干扰，导致流动性能下降，使泵的效率降低。

因此，了解气液两相流在叶轮内的分离情况对于提高泵的效率和稳定性是非常关键的。

叶轮内气液两相流分离特性的研究可以从两个方面来进行，一是通过理论模型进行分析，二是通过实验研究进行验证。

在理论模型方面，可以采用数值模拟的方法来研究气液两相流在叶轮内的流动情况。

通过建立数学模型，考虑气液两相流之间的相互作用和干扰，可以得到气液两相流在叶轮内的分布情况和分离程度。

进一步，可以优化叶轮的结构和参数，提高气液两相流的分离效果。

在实验研究方面，可以通过搭建实验装置，模拟螺旋轴流泵叶轮内的气液两相流动情况。

通过运用高速摄像技术，观察气液两相流在叶轮内的分离情况，了解气液两相流的流动规律和分离机理。

同时，可以通过改变叶轮结构和参数，验证理论模型的准确性，优化螺旋轴流泵的设计。

另外，研究气液两相流在叶轮内的气堵机理也是十分重要的。

由于气液两相流存在气泡，气泡容易积聚在叶轮内部形成气堵现象，导致泵的正常工作受阻。

因此，研究气堵机理有助于提高螺旋轴流泵的运行稳定性和可靠性。

气堵机理的研究可以从理论和实验两个方面进行。

在理论方面，可以通过建立数学模型来分析气堵现象的发生条件和机理。

通过理论分析，可以优化叶轮的设计，减少气堵现象的发生。

在实验方面，可以通过搭建实验装置，观测气液两相流在叶轮内的气堵现象。

通过改变叶轮的转速、入口流量和气体含量等参数，研究气堵现象的发生规律和机理。

螺旋轴流式气液混输泵内非定常气相迁移及团聚特性螺旋轴流式气液混输泵内非定常气相迁移及团聚特性随着现代工业的快速发展，气液混输技术在石油、化工、环保等领域中得到了广泛的应用。

螺旋轴流式气液混输泵作为一种有效的输送设备，其性能对于气相迁移及团聚特性的研究具有重要意义。

本文将对螺旋轴流式气液混输泵内非定常气相迁移及团聚特性进行探讨。

首先，需要认识到螺旋轴流式气液混输泵的工作原理。

该泵是一种采用轴向流动原理的输送设备，通过旋转叶轮将气体与液体混合并输送至目标位置。

在其工作过程中，气液两相经过泵叶片的作用，产生了各种复杂的非定常流动现象。

在螺旋轴流式气液混输泵内，气相迁移是一个非常重要的问题。

气体通常以气泡的形式存在于液体中，通过泵的作用将气泡带入液体中进行输送。

在非定常的流动过程中，气泡会随着液体的流动进行迁移。

研究气相迁移的特性可以帮助我们更好地理解泵的工作机制及优化其设计。

其次，团聚现象也是螺旋轴流式气液混输泵内的一个研究重点。

在气液混输过程中，气泡有可能与其他气泡或固体颗粒发生碰撞，导致气泡之间的聚集现象。

团聚现象会影响气液混输泵的性能和效率，因此需要对其进行深入研究。

随后，我们需要探讨非定常气相迁移及团聚特性的影响因素。

气相迁移受到泵的工作参数、气泡大小、液体流速等因素的影响；而团聚特性则受到气泡浓度、粒子浓度、液体粘度等因素的影响。

深入研究这些影响因素可以帮助我们更好地理解非定常气相迁移及团聚的机理，并为螺旋轴流式气液混输泵的设计与优化提供依据。

最后，我们需要认识到螺旋轴流式气液混输泵内非定常气相迁移及团聚特性的研究还存在一些挑战。

由于非定常流动的复杂性，研究中需要考虑气泡的形变、碰撞过程中的能量损失等问题。

同时，还需要结合实际的工程应用情况，对研究结果进行验证和修正。

综上所述，螺旋轴流式气液混输泵内非定常气相迁移及团聚特性的研究对于提高气液混输技术的效率和可靠性具有重要意义。

通过深入探索迁移和团聚的机理，我们可以优化泵的设计，提高其传输效率，并在实际应用中取得更好的效果。

螺旋轴流式油气混输泵内气液两相流动的研究引言：油气混输泵作为一种重要的输送设备，在石油工业中具有广泛的应用。

它主要用于将油气混合物从井口输送到加工厂或储存设备。

而在油气混输泵内，气液两相流动是其中最关键的研究内容之一、本文将对螺旋轴流式油气混输泵内气液两相流动进行综述，并讨论其中的关键研究内容和挑战。

一、螺旋轴流式油气混输泵的基本原理螺旋轴流式油气混输泵是一种利用转子的旋转来产生流体压力的设备。

其工作原理与传统的离心泵有很大的不同。

在螺旋轴流式油气混输泵中，通过转子的旋转，使得油气混合物沿着螺旋排列的叶片流动，从而产生静压力和动压力，实现对油气混合物的输送。

二、螺旋轴流式油气混输泵内气液两相流动的研究现状目前，螺旋轴流式油气混输泵内气液两相流动的研究主要集中在以下几个方面：1.流动模式的研究螺旋轴流式油气混输泵内气液两相流动的第一步是确定流动的模式。

目前，已经有一些研究对螺旋轴流式油气混输泵内气液两相流动的不同模式进行了研究，并提出了相应的流动模型。

这些研究对于了解螺旋轴流式油气混输泵内气液两相流动的特点具有重要的意义。

2.气液两相流动的传输特性研究螺旋轴流式油气混输泵内气液两相流动的传输特性是研究的关键问题之一、在现有的研究中，主要关注气液两相流动的压降、流量和混合度等特性。

通过数值模拟和实验研究，可以获得气液两相流动的传输特性并为螺旋轴流式油气混输泵的设计和优化提供参考。

3.气液两相流动的稳定性和失稳性研究螺旋轴流式油气混输泵内气液两相流动的稳定性和失稳性是另一个重要的研究方向。

在实际运行中，气液两相流动往往会出现振荡、失稳等问题，对油气混输泵的运行造成影响。

因此，研究气液两相流动的稳定性和失稳性，可以帮助我们预测流动的性能，并提出相应的控制策略。

三、未来研究的挑战和展望目前1.气液两相流动的多相模型的建立和优化目前，螺旋轴流式油气混输泵内气液两相流动的多相模型在精确描述气液两相流动中仍存在不足之处。

万方数据　万方数据　万方数据螺旋轴流式多相泵的实验研究与优化设计作者：李清平， 薛敦松， 李忠芳， 朱宏武， 班耀涛作者单位：李清平(中海石油研究中心技术研究部,北京,100027)， 薛敦松,李忠芳,朱宏武,班耀涛(石油大学,北京,100083)刊名：工程热物理学报英文刊名：JOURNAL OF ENGINEERING THERMOPHYSICS年，卷(期)：2004,25(6)被引用次数：5次1.李清平螺旋轴流式多相泵原理机设计初探及其内部气液两相流动的三维数值分析 19982.赵宏螺旋轴流式多相泵的性能研究与叶轮内三维、有势、边界元数值模拟 20011.朱宏武.李忠芳螺旋轴流式多相泵对比实验研究[期刊论文]-工程热物理学报2004,25(4)2.朱宏武.李忠芳.李清平.ZHU Hong-Wu.LI Zhong-Fang.LI Qing-Ping螺旋轴流式多相泵流动参数设计值探讨[期刊论文]-工程热物理学报2005,26(6)3.肖翔.赵晓路.李清平.安维杰.XIAO Xiang.ZHAO Xiao-Lu.LI Qing-Ping.AN Wei-Jie油气混输中掺混器的研究与改进[期刊论文]-工程热物理学报2006,27(5)4.朱宏武.李清平.陈骆.张金亚.ZHU Hong-Wu.LI Qing-Ping.CHEN Luo.ZHANG Jin-Ya螺旋轴流式多相泵的现场试验研究[期刊论文]-工程热物理学报2007,28(4)5.赵宏.薛敦松.Zhao Hong.Xue Dunsong操作参数对螺旋轴流式多相泵性能的影响[期刊论文]-石油机械2000,28(4)6.朱宏武.刘文霄.ZHU Hong-wu.LIU Wen-xiao螺旋轴流式多相泵油气混输试验研究[期刊论文]-石油矿场机械2008,37(10)7.李清平.薛敦松.Li Qingping.Xue Dunsong螺旋轴流式多相泵外特性实验研究[期刊论文]-工程热物理学报2000,21(4)8.宇富平螺旋轴流式多相泵高速变速下多相输送性能的研究[期刊论文]-流体机械2004,32(7)9.李清平.薛敦松.朱宏武.李宗芳.LI Qing-Ping.XUE Dun-Song.ZHU Hong-Wu.LI Zong-Fang螺旋轴流式多相泵的设计与实验研究[期刊论文]-工程热物理学报2005,26(1)10.王涛.李清平.喻西崇.姚海元螺旋管内油水分离流场数值模拟分析[期刊论文]-中国海上油气2010,22(1)1.李松山.曹锋.邢子文海底油气多相混输泵的研究与应用[期刊论文]-流体机械 2011(3)2.张金亚.朱宏武.李艳.杨春基于正交设计方法的混输泵叶轮优化设计[期刊论文]-中国石油大学学报（自然科学版） 2009(6)3.张金亚.朱宏武.杨春.李艳.陈翠和.刘巍巍叶片式混输泵数值模拟及外特性试验[期刊论文]-石油机械 2010(2)4.苗长山.李增亮.李继志混输泵扬程与流量特性曲线的理论分析[期刊论文]-石油学报 2007(3)5.朱祖超.谢鹏.偶国富.崔宝玲.李昳小流量高扬程离心漩涡泵气液混输的设计和试验研究[期刊论文]-中国化学工程学报(英文版) 2008(4)引用本文格式：李清平.薛敦松.李忠芳.朱宏武.班耀涛螺旋轴流式多相泵的实验研究与优化设计[期刊论文]-工程。

泵内部空化研究现状与发展趋势曹雨桦郭宇翔蔡闻宇摘要：空化是指液体流场低压区域形成蒸汽，空泡的过程，它是泵性能和效率下降的主要原因。

总结了空化产生的原因与影响因素，着重对空化的三个负面作用进行比较和分析，提出改善的措施和未来研究方向，以期为空化研究提供参考。

关键词：泵；空化；文献综述一、概述在医疗、水加工领域，可以利用空化进行结石破碎、机加工毛刺清除。

然而在水泵中，空化发生都是有害的，空化会导致泵扬程和效率显著下降、改变流道内的速度分布、运行噪声增大、管路振动等，严重时会使泵中液流中断，不能正常工作（1）。

空化是提高泵能量性能最主要的障碍，提高泵的抗空化性能对泵稳定、高效地运行具有重要意义。

二、空化现象研究现状2.1空化概念泵在运行过程中，当输送液体的温度一定时，降低压力到液体所处温度下的汽化压力时，液体便开始汽化，即溶解于液体中的气体析出产生气泡，当气泡随水流运动到压力较高处，泡内蒸汽凝结气泡溃灭，这个现象称为空化（2）。

2.2泵空化相关研究呈增长趋势截止到2019年1月，在网上搜索主题“泵空化”的文献，可以搜索到226篇研究成果，如图1所示，从2007年开始研究成果的数量开始增多。

从2013年到2018年期间，文献的数量呈现快速增长趋势。

研究手段从最早的实验法，通过随机测定空化和空化状态下压力脉动信号，对实验结果从频率、流量域进行分析，到近年来计算流体动力学（CFD）和耦合RANS方程求解技术的发展成熟所产生的数值模拟方法来研究空化流动机理。

三、泵空化研究内容3.1产生空化的原因空化初生是空穴在局部压力降至临近液体蒸汽压力的瞬间形成的（3）。

若空穴想在液体中生成，则液体必须突破表面张力破裂。

液体破裂所需的应力由在该温度下液体的抗拉强度决定。

理论上纯水能承受的拉应力达MPa数量级，产生空化的根本原因是液体的连续性被破坏，液体汽化产生气泡，当液体的含气量处于过饱和状态，空泡被释放出来。

存在于液体中的空气或蒸汽微团称为空化核子（4）。