平原浅层地下水优化开发模型

我国北方干旱、半干旱区,有许多平原地区属浅层地下水纯井灌区。往往由于无计划扩充灌溉面积,盲目超采地下水,造成吊泵停灌,多次更换机泵配套,地下水下降漏斗逐年扩深和水质恶化等严重局面。显然,科学规划和合理管理井灌区,是当前农田水利基本建设和灌溉管理工作中的一项重要任务。 本文针对常规运行和控制运行两种调节方式,以多年平均净灌溉效益最高为目标,分别讨论已建纯井灌区及拟建纯井灌区浅层地下水优化开发模型,进而确定其最佳开发方案。本文以工程实例为背景,对不同运行方式的优化模型计算成果进行对比和讨论,可供类似地区在机井管理或井灌区规划设计时参考。     

抽油机井合理下泵深度的优化设计

针对抽油机井下泵深度往往是按经验选取一定的沉没度或利用泵效与沉没度关系确定的问题。通过对下泵深度与泵效和系统效率关系的对比分析,提出了以系统效率最高或产液量最大或经济效益最佳作为目标函数,对抽油机井系统的优化设计和多个设计方案进行了对比,认为目标函数最高的下泵深度才是合理的下泵深度,自喷转抽井、稠油井、间抽井、排水采气井等不同井况,目标函数的选取应有所区别。对油田开采具有较大的应用价值。     

不同抽油机井系统效率计算模型研究与节能效果

为降低油井生产能耗和提高系统效率,油田应用了多种新型节能抽油机,但缺乏节能抽油机特性与节能效果及其选型理论的研究。为此,基于常规游梁式抽油机、异相型抽油机、调径变矩抽油机、异型抽油机和皮带式抽油机的工作动态特性,建立了不同抽油机的油井地面效率计算模型,并运用抽油杆柱纵向振动的一维有阻尼波动方程,以悬点运动规律和井下泵的受力状况为边界条件,建立了抽油机井地面功图与泵功图的计算模型;井下举升效率和系统效率计算模型。研究不同抽油机井的系统效率和节电率,分析了不同井液黏度和不同下泵深度对抽油机井系统效率的影响。结果表明,与常规游梁式抽油机相比较,其它四种抽油机都能达到提高系统效率和节电节能的目的,其中皮带式抽油机的系统效率为最高,相对于常规游梁式抽油机井提高9.06%,节电率为22.36%;随着井液黏度的增大,油井生产系统效率均降低,皮带式抽油机井的下降幅度较小,适合于稠油井的应用;抽油机井存在油井生产系统效率最高的合理下泵深度(或合理沉没度)。     

水驱抽油机井杆管偏磨诊断方法的探讨

通过对水驱抽油机井抽油杆柱受力状态的分析,应用抽油杆柱屈曲挠曲微分方程建立杆管偏磨条件,确定杆管偏磨临界压力;应用波动方程把实测悬点示功图转化泵的示功图的方法确定抽油杆轴向分布力和轴向压力。并建立了水驱抽油机井杆管偏磨诊断方法,从而判定杆管是否偏磨和偏磨原因。利用该方法诊断107口井,杆管偏磨诊断符合率达到84.3%,对比分析采取偏磨治理措施生产一个检泵周期的井62口,平均检泵周期延长了239天。     

抽油机井工况管理模型及应用

分析了抽油机井工况的各种影响因素,结合抽油机井工况管理的实际状况,推导并建立了一种新的沉没度／下泵深度与校核泵效关系的抽油机井工况管理图。确定了抽油机井的下泵深度和沉没度是影响泵效的主要因素,并完善了相应的计算模型。该方法具有直观、简明等特点,其准确度较之原有模型有所提高。经在胜利油田纯梁采油厂和孤东采油厂使用验证,符合率分别为９６．５％和９２．９％,能够更好地满足抽油机井生产管理的需要。     

抽油机井工况管理模型及应用

分析了抽油机井工况的各种影响因素，结合抽油机井工况管理的实际状况，推导并建立了一种新的沉没度／下泵深度与校核泵效关系的抽油机井工况管理图。确定了抽油机井的下泵深度和沉没度是影响泵效的主要因素，并完善了相应的计算模型。该方法具有直观、简明等特点，其准确度较之原有模型有所提高。经在胜利油田纯梁采油厂和孤东采油厂使用验证，符合率分别为９６．５％和９２．９％，能够更好地满足抽油机井生产管理的需要。     

浅谈机井的管理与养护

机井是我省的主要灌溉设施,对全省的农业生产起着极其重要的作用,由于忽视成井工艺等原因,产生一些机井质量较差的现象。有的机井则是因为管理使用不善,缺乏维修保养等原因,而产生涌砂、坍塌等问题。所有这些都极大地增加了地下水开发利用的费用,加重了农业的负担。为了使井灌区的机井经常处于良好的工作状态,加强对机井的管理养护与修复具有重要的现实意义。     

一种计算深井泵柱塞冲程的新方法

冲程损失是影响泵效的一个重要因素 ,计算泵效时 ,常规的方法只考虑由静载荷和最大惯性载荷引起的冲程损失 ,而没有考虑振动载荷对冲程损失的影响。在对悬点运动规律分析的基础上 ,提出了一种计算抽油杆柱振动位移及考虑抽油杆柱上加速度分布后惯性载荷引起的附加柱塞冲程的方法。实例计算结果表明 ,计算所得的附加柱塞冲程是不可忽略的 ,在对有杆泵井参数优化设计及有杆泵井的诊断分析时 ,可以采用该方法。这种新的计算方法有助于提高抽油机井工况诊断的准确率及参数优化设计的精确度     

一种计算深井泵柱塞冲程的新方法

冲程损失是影响泵效的一个重要因素,计算泵效时,常规的方法只考虑由静载荷和最大惯性载荷引起的冲程损失,而没有考虑振动载荷对冲程损失的影响。在对悬点运动规律分析的基础上,提出了一种计算抽油杆柱振动位移及考虑抽油杆柱上加速度分布后惯性载荷引起的附加柱塞冲程的方法。实例计算结果表明,计算所得的附加柱塞冲程是不可忽略的,在对有杆泵井参数优化设计及有杆泵井的诊断分析时,可以采用该方法。这种新的计算方法有助于提高抽油机井工况诊断的准确率及参数优化设计的精确度。     

浅议二萃回流泵的改造

通过对丁二烯化学性质的分析,以及比较屏蔽泵与离心泵结构上的差异,得出对二萃回流泵改造的合理性.     

离心泵启动过程的数值模拟

离心泵启动过程中,数值模拟方法需要给定叶轮转速随时间变化的经验公式,针对这些不足,从转矩平衡方程的角度出发,对ANSYS CFX软件进行二次开发.根据输入的驱动力矩曲线自动更新叶轮转速,建立包含离心泵和循环管路在内的三维封闭模型,并在此基础上对离心泵启动过程进行数值模拟.将计算结果与实验的特性曲线进行对比分析,二者在性能变化趋势上定性一致,证明此计算方法的有效性.     

泵及泵用作透平时的数值模拟与外特性实验

针对泵及泵用作透平时的内部流动规律等问题展开了研究,并建立了一种开式泵用作透平时的实验台,同时对一单级单吸离心泵的正反工况进行了外特性实验研究,从而得到了相应比转速的泵在正反工况下的外特性曲线,进而验证了泵在反运转时可用作透平且具有较高的效率.采用全流场和结构化网格技术对泵及泵用作透平时进行了数值计算,计算结果与实验结果吻合良好;对泵及泵用作透平时的内部速度场和压力场进行了分析.     

基于CFD的离心泵关死点流动性能分析

 流体动力学数值计算（CFD）被广泛用于研究离心泵内部的流场和外特性预测,在设计工况下计算准确性较高,近年在流体机械领域的研究中占有重要位置。然而针对关死点工况离心泵流场的CFD 模拟,现有研究都是采用极小流量作为边界条件,难以得到水泵关死点的真实流动性能。本文采用完全零流量的边界条件,以常用的IS125 型管道离心水泵为例,借助于瞬态CFD 流场计算技术,进行关死点及其附近工况的非定常流场数值模拟和性能预测,并得到实测结果的验证。研究结果发现,在非设计工况尤其是关死点和小流量工况下,叶轮每个通道内具有不同的流场分布和过流能力,导致水泵性能参数出现较大的脉动现象。在关死点工况下,蜗壳隔舌所承受的流动冲击最为严重,靠近蜗壳上游的叶轮通道是排水状态,而靠近蜗壳下游的叶轮通道则是吸水状态。本文提出的关死点和小流量工况下离心泵流场计算方法能较为有效的预测该工况下泵的扬程和轴功率,得到的叶轮流道过流能力大小的结论,具有一定的学术和工程价值。     

基于FLUENT滑移网格的浮选离心叶片泵内流场的CFD分析

在浮选设备中离心泵的性能对浮选过程的平稳性和效率有着重要影响,为了准确掌握离心泵内部流场的变化情况,运用FLUENT软件中的滑移网格技术对叶片式离心泵进行流场动态数值模拟,分析得出叶片旋转情况下内部流场不同时间点的总压力图、速度矢量图和湍动能图,为离心泵的设计和优化奠定基础。     

非光滑表面离心泵叶轮的流动减阻特性

为了分析非光滑表面对离心泵性能的影响,基于仿生凹坑表面的减阻特性,将凹坑型非光滑单元体排布于离心泵叶片的工作面,建立具有非光滑表面的叶轮离心泵的流动减阻特性分析模型,通过RNGk-ε湍流模型对离心泵内部流场进行数值模拟,分析具有非光滑表面叶轮的流动减阻特性,研究不同流量下非光滑表面对叶片近壁面的速度分布、剪应力和离心泵内部流场的影响.结果表明:凹坑型非光滑表面能够降低因黏性阻力产生的叶轮扭矩,其扭矩的最大降幅为5.8%;非光滑表面能够有效控制叶片近壁面边界层的流体流动,减小叶片的壁面剪应力;凹坑型非光滑表面能够降低离心泵叶轮内部流体的湍动程度,减小湍动产生的能量耗散,使叶轮内部的流体流动更加稳定并提高离心泵的效率.     

离心油泵的性能与相似准则的关系

实验研究了输送介质的粘度、泵轴转速等参数对离心油泵性能的影响．使用相似分析方法，以雷诺数为准则数，考察了离心油泵在不同流量系数下的性能变化规律．结果表明，输送粘性流体时，离心油泵的性能随雷诺数的变化呈现出明显的阶段性特点．     

附着空化流动下离心泵水力性能数值预测

采用改进的空化模型和算法，同时耦合黏性Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程求解技术，对空化流动条件下离心泵的水力性能进行了数值预测研究．采用具有试验数据的拱形头部圆柱体空化绕流考核了所提出的空化模型和算法的准确性和可靠性．采用数值方法研究了不同流量系数下离心泵水力性能与空化系数之间的关系，预测了空化系数对离心泵叶轮表面附着空化气泡形状的影响．数值结果表明，在相同的流量系数下，存在着临界空化系数，在临界空化系数时离心泵的水力性能突然下降，空化系数越小，离心泵叶轮表面的附着空化空腔越大，同时造成水力性能下降的越快．研究结果证明了所提出的空化模型和算法能够应用干水力流体机械宅化流动时的性能预测。     

叶片进口边位置对船用离心泵性能数值模拟与试验对比

为了研究叶片进口位置对船用离心泵内部流动和性能的影响。针对一国内生产的NSL125-415/A02型船用离心泵,在不改变原始叶轮设计的基础上,运用泵与旋转机械专业设计工具CFturbo分别将叶片进口边两次前移和两次后移,设计了四种新的叶型。然后采用全粘性三维湍流数学模型数值模拟计算了5组(包括原型泵)不同工况下的船用离心泵内流场,对比了不同位置叶片进口边对船用泵流量-扬程、流量-效率等外特性曲线以及叶轮内部流场在不同工况下的流动分布,并且将原型泵数值计算结果与试验进行了比对。结果表明：适当将叶片进口边位置向叶轮轮毂处偏移,可以相对改善叶轮内部流场分布情况,降低叶轮出口位置附近湍动能强度;在一定范围内,随着叶片进口边位置向轮毂处偏移,船用离心泵扬程有所提高,整体效率略有增加,且高效区域面积变大;通过与试验对比,运用数值计算方法来预测船用离心泵内部复杂三维流动是可行的。     

离心泵自吸过程的气液两相流非稳态数值模拟

 选取一种常用的立式外混式自吸离心泵作为研究对象,运用非稳态数值模拟手段,探索自吸离心泵起动后气液两相流动的瞬态过程.研究采用了接近真实自吸情形的设置,选取一段吸入管路充满空气作为模拟计算的初始条件.计算得到了自吸泵内气液两相分布、压力分布和速度分布与时间的关系,叶轮入口和泵出口处气液相流量随时间的变化规律,由此可估算自吸时间.计算发现泵吸入和排出气量的时间主要集中在泵起动的初期,叶轮入口和泵出口处的瞬时含气率分别可达到30.9%和20.2%.此外,蜗壳开孔起到分流排气的显著作用,孔口排气量占整个蜗壳排气量的20%～25%.本文所采用的模拟方法和结果对于研究自吸泵自吸过程和自吸性能,具有一定的理论和工程价值.     

离心式无堵塞泵不等扬程的优化设计与试验

为了使离心式无堵塞泵满足多工况运行的要求,采用不等扬程水力设计方法对模型泵100QW110-16-7.5的叶轮进行优化设计,并结合计算流体力学数值模拟技术分析由原始方案和新方案所得叶轮的内部流场分布,同时,在模拟的基础上对模型样机进行了性能测试.结果表明:采用新方案所得叶轮对流体做功更充分,其流线在不同工况下的分布更均匀、流畅,能够改善泵内流体的流动状况;由新方案所得模型泵在额定流量下的扬程为16.89m,效率为83.11%,已达到节能级离心式清水泵的产品性能要求,在小流量工况下无马鞍区、振动较小,大流量下高效率区的范围较宽,处于0.8q~1.3q且其无堵塞性能优于原始方案;由新方案所得模型泵性能的预测曲线与试验结果基本吻合,最大误差为7.56%.