紧凑型轴流导叶式除油旋流器流场模拟及实验研究

论文摘要

在传统静态液-液水力旋流器的基础上对其结构进行改进,使之在尺寸上达到紧凑化、小型化,同时保证新型的水力旋流器能有较大的处理量和较高的分离效率。文中通过采用导向叶片实现轴向进液,该旋流器的紧凑结构适合应用于诸如井下套管等狭长细窄的空间。运用Fluent软件对装有不同结构参数导向叶片的轴流式除油旋流器进行模拟分析,观察其流场特性,分析导向叶片结构参数对速度场和压力场的影响,进一步掌握其分离机理,提高对新结构液-液水力旋流器的认识,确定最佳的导向叶片结构尺寸和样机模型。通过实验验证不同操作参数,如流量、分流比等,对分离效率的影响。进一步证明了所设计的新型样机的脱油效果以及通过模拟对旋流器进行优化设计的可行性。在适合的操作参数下,该旋流器可以达到较高的分离效率,符合软件模拟情况。同时对新型样机在实验中所存在的问题和需要改进的地方进行分析。为将来应用于井下油水分离等提供依据。本文为进一步研究液-液水力旋流器的分离特性及结构优化设计提供一定的理论基础和借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 水力旋流器的研究进展
• 1.1 水力旋流器分类及发展趋势
• 1.2 水力旋流器优化结构研究
• 1.3 水力旋流器流场研究理论和实验发展趋势
• 1.3.1 水力旋流器流场理论研究
• 1.3.2 旋流器流场的实验分析
• 1.4 CFD 在水力旋流器研究中的应用
• 1.5 CFD 相关软件的介绍及选取
• 1.6 本章小结
• 第二章 轴流导叶式水力旋流器简介及结构参数的确定
• 2.1 轴流导叶式水力旋流器简介
• 2.2 旋流器尺寸确定和关键部件结构设计
• 2.2.1 旋流器基本尺寸的确定
• 2.2.2 导向叶片的结构参数对旋流器的影响及成型方法
• 2.3 本章小结
• 第三章 数值模拟数学模型的选取
• 3.1 基本假设
• 3.2 基本控制方程
• 3.3 湍流模型的选择
• 3.4 多相流模型的选择
• 3.5 求解器的选择
• 3.6 离散格式的选取
• 3.7 压力插补的选取
• 3.8 SIMPLE 算法
• 3.9 网格划分
• 3.10 本章小结
• 第四章 旋流器数值模拟分析
• 4.1 介质物性参数
• 4.2 边界条件
• 4.3 数值解法
• 4.4 分析截面的选取
• 4.5 轴流导叶式旋流器流场特性
• 4.5.1 速度场分布情况
• 4.5.2 压力场分布情况
• 4.6 导向叶片角度对流场和分离效率的影响
• 4.6.1 不同导向叶片角度对速度场的影响
• 4.6.2 不同导向叶片角度对压力场的影响
• 4.6.3 不同导向叶片角度对分离效率的影响
• 4.7 导向叶片数量对流场和分离效率的影响
• 4.7.1 不同导向叶片数量对速度场的影响
• 4.7.2 不同导向叶片数量对压力场的影响
• 4.7.3 不同导向叶片数量对分离效率的影响
• 4.8 轴流导叶式旋流器流场同传统切流式水力旋流器的对比
• 4.8.1 两种旋流器速度场的对比
• 4.8.2 两种旋流器压力场的对比
• 4.9 模拟结果和实验样机结构的确定
• 4.10 本章小结
• 第五章 旋流器室内实验研究
• 5.1 实验方案及具体流程
• 5.1.1 实验具体方案
• 5.1.2 系统的具体流程
• 5.1.3 实验中采取的提高数据可靠性的方法
• 5.2 实验系统简介
• 5.3 实验相关特征参数简介
• 5.3.1 处理量
• 5.3.2 分流比
• 5.3.3 分离效率
• 5.3.4 压力降与压降比
• 5.4 实验数据分析
• 5.4.1 分流比对分离效率的影响
• 5.4.2 入口流量对分离效率的影响
• 5.4.3 含油浓度对分离效率的影响
• 5.4.4 压力变化情况分析
• 5.5 实验结果与模拟结果的对比
• 5.5.1 流量对分离效率的影响
• 5.5.2 分流比对分离效率的影响
• 5.5.3 压力损失情况
• 5.6 实验结果探讨及结构改进
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要