非均匀来流条件下多相混输泵气液两相分离激化

1

作者 权辉 王智胜 +3 位作者 冯冰 王子源 李嘉仪 史广泰 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第6期541-546,579,共7页

为探究螺旋轴流式多相混输泵在非均匀来流条件下的气液两相分离机理,揭示高含气率工况下泵性能急剧下降至失效的流动机理,提升泵在复杂来流条件下的多相混输稳定性和效率,通过Fluent中的UDF(user-defined functions,UDF)功能对泵的进口... 为探究螺旋轴流式多相混输泵在非均匀来流条件下的气液两相分离机理,揭示高含气率工况下泵性能急剧下降至失效的流动机理,提升泵在复杂来流条件下的多相混输稳定性和效率,通过Fluent中的UDF(user-defined functions,UDF)功能对泵的进口边界条件进行非线性控制,选取线型和抛物型这2种非均匀来流边界条件,联合可视化试验,对不同来流情况下泵的外特性和流场结构进行对比分析.研究结果表明,不同非均匀来流均会使多相混输泵的性能下降,对流道内气液分离都有激化作用,并且线型来流的影响更严重.转速的增加会进一步激励泵的气液分离现象,在整个流域的轴向距离上,不同来流对气液分离激化从叶轮入口处开始,线型来流的气相从0.15 L处开始充斥流道,抛物型来流的气相在0.75 L分布最广.在叶片通道上,不同非均匀来流的湍动能在叶轮里分布是一致的,峰值相差1.00 m^(2)/s^(2),在导叶里线型来流的湍动能在空间上畸变严重.非均匀来流对多相混输泵气液分离现象有激化作用,影响泵的稳定运行,研究结论为多相混输泵工程实际应用和性能优化提供理论基础. 展开更多

关键词 多相混输泵 气液两相流 非均匀来流 可视化试验 气液分离激化

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多级混流式混输泵气液两相增压特性 被引量：1

2

作者 戴晓宇 徐强 +2 位作者 杨晨宇 苏筱斌 郭烈锦 《化工学报》 北大核心 2025年第2期554-563,共10页

在高入口含气率下,混输泵的增压性能剧烈恶化,对化工生产过程的安全稳定运行构成威胁。采用surging test和mapping test两种测试方法,全方位探讨了多运行参数对三级混流式混输泵整体与级间气液两相增压特性的影响。研究结果表明,随着液... 在高入口含气率下,混输泵的增压性能剧烈恶化,对化工生产过程的安全稳定运行构成威胁。采用surging test和mapping test两种测试方法,全方位探讨了多运行参数对三级混流式混输泵整体与级间气液两相增压特性的影响。研究结果表明,随着液相流量的提升,增压性能曲线由三个增压级性能逐级恶化导致的波纹状下降趋势逐渐消失。多级混输泵增压性能的显著恶化主要归因于首个增压级性能的剧烈下滑。提高液相流量能有效减轻气体积聚,其对增压性能的正面促进作用显著超过了流动分离带来的负面影响,因而增压随液相流量变化曲线呈现骤升趋势。提高入口压力有助于缓解气团聚集对增压性能的负面影响。 展开更多

关键词 泵 混流式混输泵 气液两相流 气含率 增压剧烈恶化

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叶片式混输泵气液两相流及性能的数值分析 被引量：20

3

作者 黄思 王宏君 郑茂溪 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期11-16,共6页

利用Fluent计算软件在多重参考坐标系下采用欧拉方法的双流体湍流模型计算螺旋轴流式叶片泵内高含气状态下的三维气液两相流场.通过对泵内绝对流速、叶轮相对流速、静态压力、气液两相分布及其相间滑移速度矢量的分析,探讨了气液两相介... 利用Fluent计算软件在多重参考坐标系下采用欧拉方法的双流体湍流模型计算螺旋轴流式叶片泵内高含气状态下的三维气液两相流场.通过对泵内绝对流速、叶轮相对流速、静态压力、气液两相分布及其相间滑移速度矢量的分析,探讨了气液两相介质在泵内的流动规律.结果显示离心力的作用使叶轮内液相主要在轮缘附近流动,而气相则聚集在轮毂附近;泵导叶内气液两相分离状况有较明显改善.通过与泵性能实验结果对比,验证了文中方法对气液两相叶片式混输泵计算分析的有效性. 展开更多

关键词 气液两相叶片式混输泵 数值模拟 两相流场 性能预测

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叶片式混输泵气液两相非定常流动特性分析 被引量：33

4

作者 余志毅 刘影 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期66-69,95,共5页

基于细泡状流动假设,采用双流体模型对一叶片式混输泵叶轮内的气液两相流动进行定常和非定常数值模拟。计算中,进口含气率为15%,湍流模型采用基于k-ω模型的SST模型,相间作用力考虑了阻力和附加质量力。通过分析流域的含气率及两相速度... 基于细泡状流动假设,采用双流体模型对一叶片式混输泵叶轮内的气液两相流动进行定常和非定常数值模拟。计算中,进口含气率为15%,湍流模型采用基于k-ω模型的SST模型,相间作用力考虑了阻力和附加质量力。通过分析流域的含气率及两相速度矢量分布,探讨了混输泵内气液两相非定常流动特性。结果显示,混输泵叶轮内的两相输运过程出现'不连续气团运动'现象。该现象的形成与气泡尺寸及气体所受的相间作用力有关,并且只有在非定常计算中才能得到清晰展现。计算还发现,气相轴面涡的位置与高含气率区几乎完全对应,说明气相旋涡是造成气体局部聚集的主要因素之一。通过对比外特性计算和实验结果,验证了所用数值模型和方法的可靠性。 展开更多

关键词 叶片式混输泵 非定常流动 气液两相流 不连续气团 相间作用力

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高含气率下多相混输泵内流特性

5

作者 张睿杰 耿琳琳 +2 位作者 高一博 田中杰 张德胜 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第7期656-662,共7页

为研究不同含气率下混输泵内部流场,采用欧拉-欧拉多相流模型对三级螺旋轴流式混输泵进行数值模拟,分析高含气率下混输泵内部压力、气液两相分布以及各过流部件熵产值随含气率的变化规律.结果表明:随着含气率增大,叶轮增压效果线性降低... 为研究不同含气率下混输泵内部流场,采用欧拉-欧拉多相流模型对三级螺旋轴流式混输泵进行数值模拟,分析高含气率下混输泵内部压力、气液两相分布以及各过流部件熵产值随含气率的变化规律.结果表明:随着含气率增大,叶轮增压效果线性降低,但每一级叶轮的相对增压比在不同含气率下几乎维持在同一水平;在混输泵内气体主要分布于叶轮叶片吸力面与导叶叶片吸力面,并由于离心力及气液两相密度差,液体在叶轮内趋向于轮缘处聚集,但液相在导叶中因密度大开始向轮毂移动,气相因密度小上浮至轮缘,气液两相再次由于密度差逐渐混合均匀;通过熵产分析发现,在含气率为0~20%时,流场中的能量损失随着含气率增大而显著增大,在含气率为20%~80%时,熵产值维持较高水平并随含气率增大而增大,流场中的能量损失主要来自叶轮内的二次流动现象. 展开更多

关键词 混输泵 欧拉-欧拉多相流模型 高含气率 气液两相分布 熵产

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多相混输泵内气液两相流动的压力脉动特性 被引量：17

6

作者 史广泰 刘宗库 +1 位作者 李和林 杨茜 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期23-29,共7页

为了探究含气率对多相混输泵内部流场结构和压力脉动特性的影响规律,基于Standard k-ε湍流模型,应用计算流体动力学软件ANSYS CFX在进口含气率IGVF分别为5%,10%和15%时对多相混输泵内流场和压力脉动特性进行数值计算,进而分析和归纳多... 为了探究含气率对多相混输泵内部流场结构和压力脉动特性的影响规律,基于Standard k-ε湍流模型,应用计算流体动力学软件ANSYS CFX在进口含气率IGVF分别为5%,10%和15%时对多相混输泵内流场和压力脉动特性进行数值计算,进而分析和归纳多相混输泵内部流场结构、频域和压力脉动系数随含气率的变化规律.结果表明:含气率在超过一定范围时会削弱混输泵内的压力脉动,同时主频幅值对压力脉动的影响较大;在气液两相下动静干涉作用仍是引起混输泵内压力脉动的主要因素,与此同时叶轮和导叶内的主频分别是11倍和3倍转频,并且最大主频幅值和压力脉动系数均出现在动静交接面附近.该研究结果可为多相混输泵的结构优化、水力设计和疲劳分析提供一定参考. 展开更多

关键词 多相混输泵 气液两相流动 压力脉动 动静干涉 主频幅值

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新型混输泵球阀内气液两相流动的数值模拟 被引量：1

7

作者 张玉林 马艺 《机床与液压》 北大核心 2016年第15期151-154,167,共5页

为了研究新型混输泵球阀内气液两相流动规律,建立了球阀内流场的三维模型,利用CFD软件,对阀内气液两相流动进行了数值模拟。在球阀开启高度为0.005 m时,对含气率分别为20%、40%、60%、80%4种工况的模拟结果进行了分析,得到了不同含气率... 为了研究新型混输泵球阀内气液两相流动规律,建立了球阀内流场的三维模型,利用CFD软件,对阀内气液两相流动进行了数值模拟。在球阀开启高度为0.005 m时,对含气率分别为20%、40%、60%、80%4种工况的模拟结果进行了分析,得到了不同含气率下的速度场、压力场及气液两相相态分布,探讨了含气率对球阀内气液两相流动的影响规律。结果表明:阀隙处流速较大,压力梯度大,阀座倒角下端易气蚀;含气率对阀内流速大小影响较小,但对流态有影响。气体主要分布在阀球壁附近,远离球壁气体介质减少;当含气量逐渐增大时,气液两相的相界面处波动较大。研究结果揭示了阀内气液两相流动的规律,为内压缩混输泵气液单向阀相界面演化及失稳机制的研究提供参考。 展开更多

关键词 新型混输泵 球阀 气液两相流 含气率 数值模拟

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液相黏度对油气混输泵内气液两相分布规律的影响 被引量：2

8

作者 王勇 史广泰 刘宗库 《机床与液压》 北大核心 2021年第14期148-151,156,共5页

为揭示液相黏度对混输泵内气液两相的分布规律的影响机制,以三级油气混输泵为研究对象,选取油、气两相作为运输介质。基于ANSYS Fluent软件对泵内两相流态进行数值模拟,分析和总结不同液相黏度下气液两相分布规律。结果表明:液相黏度越... 为揭示液相黏度对混输泵内气液两相的分布规律的影响机制,以三级油气混输泵为研究对象,选取油、气两相作为运输介质。基于ANSYS Fluent软件对泵内两相流态进行数值模拟,分析和总结不同液相黏度下气液两相分布规律。结果表明:液相黏度越小对油气混输泵内气相体积分布影响越大;随着液相黏度的增大,沿着泵流向方向的气相体积分数脉动减小;随着液相黏度的变化,泵内液相分布与气相分布位置刚好相反,并且当介质为重质油时,在泵内0.9倍叶高处叶轮出口开始出现液相聚集现象;液相黏度的增加对于油气混输泵内气相分布的均匀性具有改善作用。研究结果可为油气混输泵的结构优化和性能改善提供参考。 展开更多

关键词 油气混输泵 液相黏度 气液两相 多相流 数值模拟

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基于韦伯数的气液混输泵气相直径理论预测模型

9

作者 刘明 谭磊 曹树良 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第8期793-799,共7页

为了获得叶片式气液混输泵合理的气相直径取值,从而提高其两相流动模拟的准确性,文中从韦伯数这一决定气泡尺寸的关键参数出发,基于临界韦伯数建立了气相直径与转速、流量、含气率之间的相关关系,进而提出混输泵内气相直径的理论预测模... 为了获得叶片式气液混输泵合理的气相直径取值,从而提高其两相流动模拟的准确性,文中从韦伯数这一决定气泡尺寸的关键参数出发,基于临界韦伯数建立了气相直径与转速、流量、含气率之间的相关关系,进而提出混输泵内气相直径的理论预测模型,并在3级叶片式气液混输泵中对该理论预测模型进行了应用.在不同流量和不同含气率的20个工况下,根据试验结果对数值模拟中的气相直径取值进行了标定,并据此拟合确定了理论预测模型中的经验系数,最终气相直径的理论预测值与数值模拟标定值的平均误差为7.28%.通过对气相直径和韦伯数在混输泵轴面流道上的分布规律进行分析,明确了高气相直径和高韦伯数的出现区域,并发现叶轮流道内高体积分数的气相会随主流运动发展,而导叶流道内高体积分数的气相则会聚集形成低速气团并堵塞流道.研究结果对提高气液混输泵两相数值模拟的准确性具有一定的帮助. 展开更多

关键词 叶片式气液混输泵 气相直径 韦伯数 气液两相流 理论预测模型

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叶片式混输泵非定常流动的数值模拟 被引量：10

10

作者 余志毅 张勤昭 +1 位作者 黄若 曹树良 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2013年第4期284-288,共5页

为了加深对叶片式混输泵内相态分离和气体局部聚集现象形成机制的认识,在细泡状流动假设下,基于双流体模型对叶片式混输泵在进口含气率为15%条件下的气液两相输运过程进行非定常CFD模拟.计算中,湍流模型采用SST模型,相间作用力考虑了阻... 为了加深对叶片式混输泵内相态分离和气体局部聚集现象形成机制的认识,在细泡状流动假设下,基于双流体模型对叶片式混输泵在进口含气率为15%条件下的气液两相输运过程进行非定常CFD模拟.计算中,湍流模型采用SST模型,相间作用力考虑了阻力和附加质量力,初始流场根据纯水工况的稳态计算解给定.对该含气率下的5个流量工况进行了计算,并以其中的最优工况为例分析了输运过程中两相流场的分布及其随时间的演变,探讨了非定常过程中扬程的计算方法及变化特点.结果表明:由于两相所受离心力不同,输运过程中气相主要分布于轮毂面附近;受流道形状变化和叶轮旋转的影响,叶轮进口区容易促发气团的形成,是气团形成的起始位置.输运过程中含气率场和压强场将出现波动,进而导致扬程值的大幅振荡,影响混输泵运行的稳定.通过对比扬程特性的计算和试验结果,说明了所用数值模型和方法的基本可靠性. 展开更多

关键词 叶片式混输泵 双流体模型 非定常 气液两相流 含气率

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气液两相流泵的研究进展 被引量：9

11

作者 卢金铃 席光 祁大同 《流体机械》 CSCD 2001年第12期12-15,共4页

介绍了气液两相流动的主要计算模型 ,总结了现有两相流泵的特点 ,对有关两相流泵的流场分析、性能预测、试验研究及水力设计等方面的现有成果分别进行了综述 。

关键词 两相流泵 数学模型 设计 气液两相流 油气多相混输

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导叶叶片数对轴流式油气混输泵内部非定常流场的影响 被引量：16

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作者 马希金 包春辉 《流体机械》 CSCD 北大核心 2017年第5期36-41,共6页

为了阐明导叶叶片数对轴流式油气混输泵内部非定常流场的影响,基于Mixture模型的两相流理论,湍流模型采用SST模型,以自主研制的YQH-100油气混输泵为研究对象,对油气混输泵不同导叶叶片数及不同含气率时的内部非定常流场进行了数值计算... 为了阐明导叶叶片数对轴流式油气混输泵内部非定常流场的影响,基于Mixture模型的两相流理论,湍流模型采用SST模型,以自主研制的YQH-100油气混输泵为研究对象,对油气混输泵不同导叶叶片数及不同含气率时的内部非定常流场进行了数值计算。结果表明:随着导叶叶片数的增加,油气混输泵的扬程下降趋势逐渐变缓,其最大差值为7.9%;油气混输泵的效率在含气率为0时先升高后降低,在含气率为0.5时逐渐升高,其最大差值为3.7%。对监测点压力脉动的变化分析表明,含气率为0.5时,监测点压力脉动的幅值更大。随着导叶叶片数的增加,导叶流道内压力脉动的变化更明显,压力脉动幅值的衰减变缓,叶频压力脉动的幅值逐渐减小。研究结果为导叶叶片数为9时,油气混输泵内非定常流动特性更好,由二级叶轮气相分布也能反映出混输泵的运行更稳定。 展开更多

关键词 油气混输泵 非定常流动 气液两相液 导叶叶片数 压力脉动

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油气混输泵混输特性分析 被引量：5

13

作者 韩伟 袁仕芳 权辉 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2021年第1期41-46,共6页

为获得油气混输泵的内部流动规律,研究该泵的混输特性,基于标准k-ε湍流模型和mixtere多相流模型,对该泵进行气液两相的定常模拟计算,获得其内部压力场、速度场以及气相体积率的分布情况.分析表明,从叶轮进口到叶轮出口气液两相分离情... 为获得油气混输泵的内部流动规律,研究该泵的混输特性,基于标准k-ε湍流模型和mixtere多相流模型,对该泵进行气液两相的定常模拟计算,获得其内部压力场、速度场以及气相体积率的分布情况.分析表明,从叶轮进口到叶轮出口气液两相分离情况越来越严重,压力增大,流动紊乱.从导叶进口到导叶出口气泡团逐渐从轮毂处向流道中间移动,压力逐渐减小并出现低压区而导致涡旋现象. 展开更多

关键词 油气混输泵 气液两相 混输特性

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黏度对混输泵内气相分布规律的影响 被引量：2

14

作者 张钊 史广泰 +1 位作者 刘宗库 于昕海 《流体机械》 CSCD 北大核心 2020年第9期58-64,共7页

为了深入探究液相黏度对混输泵内气相分布规律的影响,基于两相流模型和标准的k-ε湍流模型,本文利用FLUENT软件以3种不同黏度的液体为液相介质对三级轴流螺旋式油气混输泵在设计工况、入口含气率30%条件下进行数值计算,总结了液相黏度... 为了深入探究液相黏度对混输泵内气相分布规律的影响,基于两相流模型和标准的k-ε湍流模型,本文利用FLUENT软件以3种不同黏度的液体为液相介质对三级轴流螺旋式油气混输泵在设计工况、入口含气率30%条件下进行数值计算,总结了液相黏度对混输泵内气相分布规律的影响。结果表明:黏度越小对叶轮内和首级动叶轮叶片上气体分布影响越大,且当介质为重质油时混输泵内轴向方向上的气相体积分数基本保持不变。另外黏度对首级动叶轮叶片进口附近的气相体积分数的影响也较大。研究结果可为增强混输泵输送效率和水力稳定性提供参考。 展开更多

关键词 混输泵 黏度 气液两相 动叶轮

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轴流式混输泵叶片载荷分布特性研究 被引量：8

15

作者 史广泰 罗琨 +1 位作者 王志文 刘洋 《水电能源科学》 北大核心 2018年第4期175-178,共4页

为了研究气液两相条件下多级轴流式油气混输泵的叶轮叶片载荷分布特性,选用标准κ-ε湍流模型,利用CFD软件探讨了不同工况下轴流式混输泵叶轮叶片压力载荷随含气率及流量变化的规律,并分析了混输泵叶轮内进行能量转化的主要部位。结果表... 为了研究气液两相条件下多级轴流式油气混输泵的叶轮叶片载荷分布特性,选用标准κ-ε湍流模型,利用CFD软件探讨了不同工况下轴流式混输泵叶轮叶片压力载荷随含气率及流量变化的规律,并分析了混输泵叶轮内进行能量转化的主要部位。结果表明,当流量一定时,随着含气率的升高,混输泵叶轮叶片工作面和吸力面压力载荷逐渐升高,且小流量工况下叶片压力载荷受含气率变化的影响程度要大于大流量工况;混输泵叶轮前半段在靠近轮毂处的能量转化能力较差,靠近轮缘处的能量转化能力较强,且叶轮前1/3段能量转化能力明显高于叶轮其他段,即混输泵内进行能量转化的主要部位是叶轮前1/3段。 展开更多

关键词 轴流式混输泵 气液两相 压力载荷 数值模拟

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转速对多相混输泵内流场分布规律的影响 被引量：1

16

作者 王勇 史广泰 刘宗库 《机床与液压》 北大核心 2021年第19期124-128,145,共6页

为深入探究转速对混输泵内部流动以及相态分布规律的影响,基于欧拉-欧拉方法的两相流模型和标准的κ-ε湍流模型,利用Fluent软件对不同转速的三级轴流螺旋式油气混输泵在设计工况下且入口含气率为30%的条件下进行数值计算。结果表明:转... 为深入探究转速对混输泵内部流动以及相态分布规律的影响,基于欧拉-欧拉方法的两相流模型和标准的κ-ε湍流模型,利用Fluent软件对不同转速的三级轴流螺旋式油气混输泵在设计工况下且入口含气率为30%的条件下进行数值计算。结果表明:转速对混输泵首级动叶轮内含气率分布的影响较大,并且对不同叶高处叶片压力面和吸力面的影响趋势不同;转速对含气率影响最明显的位置是在叶片吸力面0.9倍叶高处;随着转速的增加,旋涡在静叶轮内的演变规律较明显。研究结果可为混输泵的水力设计和安全稳定运行提供参考。 展开更多

关键词 混输泵 气液两相分布 旋涡演变 转速

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含气率对螺杆泵两相流流场及形变特性的影响

17

作者 张学静 王莉 +2 位作者 朱桂盛 姚宇望 韩伟 《流体机械》 2025年第10期62-72,共11页

为研究泵内流动特性与多场耦合机理,基于Eulerian-Eulerian非均相流模型和浸入实体法,在不同含气率工况下对混输双螺杆泵流场进行瞬态模拟,分析了泵出口流量、压力、相态分布及转子表面流速的变化规律;将流体压力施加到转子和衬套,得到... 为研究泵内流动特性与多场耦合机理,基于Eulerian-Eulerian非均相流模型和浸入实体法,在不同含气率工况下对混输双螺杆泵流场进行瞬态模拟,分析了泵出口流量、压力、相态分布及转子表面流速的变化规律;将流体压力施加到转子和衬套,得到转子与衬套的径向、周向、轴向变形及应力应变规律;并将监测点压力与试验结果进行对比,验证了结果的准确性。结果表明,出口流量随着含气率呈现先增加后减少的趋势,在含气率为50%时达到最大值;压力从入口到出口呈阶梯形变化,在同一腔室内几乎不变,含气率与最后一级螺杆的增压能力呈正相关;整个流道内的气相主要聚集在螺杆根部、出口边附近及螺杆转子啮合处;液相在出口、主从螺杆转子的啮合处及螺纹顶部速度相对较高;转子径向变形和周向变形在出口处达到最大值;含气率为95%时,转子的径向方向和周向方向的最大变形值分别达到3.5017×10^(-6)m和3.6037×10^(-6)m,衬套的径向方向变形在出口处达到最大值,且大于其他方向变形值。转子和衬套的结构强度在不同含气率工况下均满足要求;含气率对泵出口流量、泵腔压力分布、气相分布、液相流速及变形产生影响,但不影响转子与衬套的结构强度。研究结果可为优化双螺杆泵的型线设计、间隙控制提供参考,从而有效提升泵在多相流工况下的输送效率、运行稳定性。 展开更多

关键词 混输双螺杆泵 瞬态模拟 Eulerian-Eulerian非均相流 气液两相流 流固耦合

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