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改进型环形射流泵输送不同果蔬试验

农业工程学报 2017年第7期33卷 36-42页

作者：龙新平邹佳林徐茂森左丹龙云王炯水射流理论与新技术湖北省重点实验室(武汉大学) 武汉430072 武汉大学动力与机械学院武汉430072

为了研究果蔬的形状、大小和密度对环形射流泵输送性能的影响,该文采用喉管直径为60 mm的环形射流泵进行了马铃薯、胡萝卜、圣女果和金桔的输送试验,对入口结构、流量比、输送高度和果蔬种类4个因素对输送性能的影响进行了研究,并分析... 详细信息

为了研究果蔬的形状、大小和密度对环形射流泵输送性能的影响,该文采用喉管直径为60 mm的环形射流泵进行了马铃薯、胡萝卜、圣女果和金桔的输送试验,对入口结构、流量比、输送高度和果蔬种类4个因素对输送性能的影响进行了研究,并分析了不同工况对果蔬损伤的影响。结果表明:吸入口结构对输送性能有很大的影响;该环形射流泵输送马铃薯、胡萝卜、圣女果和金桔的最高输送能力分别为3 038.13、2 158.83、2 302.92和1 949.50 kg/h;在相同的面积比和输送高度下,输送能力随工作流体流量的增加而增大;在相同的面积比和工作流体流量下,输送能力随输送高度的升高而降低;在相同的工况下,输送椭球形的果蔬的能力要优于输送长条形果蔬的能力,输送密度较大的果蔬的能力要优于输送密度较小的果蔬的能力。输送单位质量果蔬的能耗在低流量比时变化不明显,在高流量比时有较大提升。马铃薯和胡萝卜在输送过程中损伤很小,损伤原因是与管道或泵内壁或者管道接口处碰撞,马铃薯和胡萝卜的最大质量损失率分别为0.13%和0.21%,最大表面损失率为0.68%和1.20%,圣女果和金桔在所有工况没有损伤。该研究可为今后环形射流泵输送果蔬的深入研究提供参考。

关键词：泵农作物试验环形射流泵果蔬输送输送性能损伤

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环形射流泵结构优化设计

排灌机械工程学报 2014年第2期32卷 98-102页

作者：曾庆龙龙新平肖龙洲吕桥武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072 水射流理论与新技术湖北省重点实验室湖北武汉430072

运用DOE和CFD技术,以寻求环形射流泵效率最大时的最佳结构尺寸组合.试验射流泵模型原型取自真实试验,面积比1.75.首先对计算方法的可靠性进行了验证,在试验设计方法指导下,以最高效率为原则安排了多次试验,确定了4个主要因子,即流量比q... 详细信息

运用DOE和CFD技术,以寻求环形射流泵效率最大时的最佳结构尺寸组合.试验射流泵模型原型取自真实试验,面积比1.75.首先对计算方法的可靠性进行了验证,在试验设计方法指导下,以最高效率为原则安排了多次试验,确定了4个主要因子,即流量比q、吸入室收缩角α、相对喉管长度l t及扩散管扩散角β,分别计算了射流泵在多种结构尺寸组合下的内部流动.借助统计分析软件对试验数据进行处理,确定各结构参数对射流泵性能影响的重要程度,找出最优的结构组合.结果表明该方法取得了很好的效果,试验设计预测最大效率36.3%与CFD模拟结果35.8%非常接近.影响泵性能的主要结构参数中,相对喉管长度比扩散管扩散角、吸入室收缩角更为显著,双因子间的交互作用比因子单独作用更为明显,为环形射流泵进一步优化设计,确定其合理的工作范围提供了依据.

关键词：环形射流泵试验设计结构优化 CFD 统计分析

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环形射流泵排泥效果及结构优化数值模拟

人民长江 2024年

作者：周阳钟圣杰周秉乾陈诺言浙江海洋大学海洋工程装备学院

为探究影响射流泵性能的参数，提升射流泵的排泥能力，基于VOF模型和Realizable k-ε模型，选取剪切稀化的非牛顿流体模拟泥沙相，应用STARCCM+软件对环形射流泵的内部流场进行数值模拟。结果表明，增大面积比能有效提升射流泵的排泥能... 详细信息

为探究影响射流泵性能的参数，提升射流泵的排泥能力，基于VOF模型和Realizable k-ε模型，选取剪切稀化的非牛顿流体模拟泥沙相，应用STARCCM+软件对环形射流泵的内部流场进行数值模拟。结果表明，增大面积比能有效提升射流泵的排泥能力，改变喷嘴安装角会影响射流泵的能量损失从而影响其排泥能力。综合分析模拟结果后可知，面积比为12.15时最佳的喷嘴安装角为32°，面积比为25时最佳的喷嘴安装角为28°。本模拟可为海洋工程中大型射流式挖沟机的抽吸系统参数设计提供借鉴。

关键词：环形射流泵喷嘴安装角 STARCCM+ 回流面积比

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环形射流泵空化特性的试验研究

石油机械 2007年第7期35卷 1-3,78页

作者：刘晖霞廖振方刘宁重庆大学机械工程学院

在简要介绍环形射流泵工作原理的基础上,定义了环形射流泵试验常用的一些技术参数;通过试验所得到的试验数据及引入相关的技术参数绘制了环形射流泵的特性曲线。根据环形射流泵的特性曲线,论述了临界空化数σc、收敛角α、吸入头的面积A... 详细信息

在简要介绍环形射流泵工作原理的基础上,定义了环形射流泵试验常用的一些技术参数;通过试验所得到的试验数据及引入相关的技术参数绘制了环形射流泵的特性曲线。根据环形射流泵的特性曲线,论述了临界空化数σc、收敛角α、吸入头的面积A1、喉管长径比L2/D2和射流涡旋强度J对环形射流泵空化性能的影响;通过分析这些影响,得到了一些有用的结论和公式,从而提出改善环形射流泵空化特性的一些建议,为高效环形射流泵的设计提供了理论依据。

关键词：环形射流泵空化特性临界空化数试验研究

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喉管长度对环形射流泵性能影响的数值模拟

排灌机械工程学报 2010年第3期28卷 198-201,206页

作者：龙新平鄢恒飞张松艳姚鑫武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072

基于有限体积法和Realizablek-ε紊流模型,应用Fluent软件对环形射流泵内部流场进行数值模拟,并对计算的可靠性进行验证.由射流泵内部流场可以看出,环形射流泵射流的扩展混合在喉管和扩散管中均存在.针对不同喉管长度下环形射流泵内部... 详细信息

基于有限体积法和Realizablek-ε紊流模型,应用Fluent软件对环形射流泵内部流场进行数值模拟,并对计算的可靠性进行验证.由射流泵内部流场可以看出,环形射流泵射流的扩展混合在喉管和扩散管中均存在.针对不同喉管长度下环形射流泵内部射流扩展和壁面压力分布情况,模拟分析了不同喉管长度对环形射流泵性能和效率的影响.结果表明,喉管长度对喉管内射流扩展、环形射流泵性能和效率均有一定影响.喉管越长,射流扩展混合程度越好,但过长的喉管会带来较大的摩阻损失.根据效率最高原则,环形射流泵喉管长度Lt应符合Lt/Dt=2.17-2.89,其中当喉管长度为喉管直径2.69倍时效率最高,可达到35.6%.

关键词：射流泵环形射流泵喉管计算流体动力学 Fluent软件

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环形射流泵内部流动特征分析及结构优化

环形射流泵内部流动特征分析及结构优化

作者：尹井奇东北石油大学

学位级别：硕士

环形射流泵是一种没有活动零件的整体机械,具有结构简单、运行稳定性高以及后期维修养护成本低等显著优点。与传统的中心射流泵相比,环形射流泵的被吸入流体由射流泵中心进入,工作流体从四周将被吸入流体包裹卷吸进入泵内,被吸入流体与... 详细信息

环形射流泵是一种没有活动零件的整体机械,具有结构简单、运行稳定性高以及后期维修养护成本低等显著优点。与传统的中心射流泵相比,环形射流泵的被吸入流体由射流泵中心进入,工作流体从四周将被吸入流体包裹卷吸进入泵内,被吸入流体与射流泵内壁不发生接触,尤其适合传输含有液滴的气液两相混合流体。但是,对于环形射流泵内部流动特征及非传统的结构优化研究并不充分。于是,本文针对气井在开发开采过程中,井底积液的状况,基于CFD模拟,结合湍流理论对环形射流泵内部流动特征进行了系统的研究,并对环形射流泵的结构进行非传统的方式进行结构优化,从而使环形射流泵的性能得以进一步提升。针对环形射流泵的工作原理与结构特征,总结了基本性能参数与基本方程,并根据现实工况确定了气体携液模型。在传统环形射流泵的基础上设计了新型余弦曲线型、维多辛斯基曲线型混合室。通过使用Solid Works对环形射流泵进行三维模型的建立,并通过ICEM CFD对模型进行网格划分,并且对三种湍流模型进行了试验验证,确定了标准的k-ε模型为环形射流泵内部流场模拟最佳模型,最后使用Fluent对环形射流泵进行三维数值模拟。从环形射流泵内部流场入手,通过对混合室为传统圆锥型、余弦曲线型、维多辛斯基曲线型,流量比q,相对喉管长度L/D 以及扩散管角度β进行数值模拟,得到了速度分布云图、压力分布云图、轴向合速度、径向合速度曲线、轴心压力曲线、沿程动量修正系数、剩余能量系数。对不同结构、尺寸的环形射流泵内部流动特征进行了分析,通过对比泵效。得出环形射流泵在天然气井高压条件下的最高效率为36.35%。为了验证本文三维数值模拟的可靠性,通过室内试验的方式进一步阐述新型环形射流泵的性能,发现新型结构可以有效降低混合室部分的涡流能量损失,提高泵效。试验表明最高泵效为36.1%,与模拟结果较为接近,验证了模拟结果的可靠性。上述结果为提高新型环形射流泵性能及优化提供理论依据,对现场具有一定的指导意义。

关键词：环形射流泵排水采气 CFD 结构优化

环形射流泵在气田中提高气井携液能力的数值模拟分析

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环形射流泵在气田中提高气井携液能力的数值模拟分析

作者：郭兰超山东科技大学

学位级别：硕士

在天然气开采中,针对出水气井开采过程中出现的井底积液现象,本论文考虑在有水气井开采中后期通过环形射流泵来提高气井携液能力,以降低井底积液,从而保证天然气的正常开采。环形射流泵在应用上具有抗腐蚀性强,过流部件使用寿命长,结构... 详细信息

在天然气开采中,针对出水气井开采过程中出现的井底积液现象,本论文考虑在有水气井开采中后期通过环形射流泵来提高气井携液能力,以降低井底积液,从而保证天然气的正常开采。环形射流泵在应用上具有抗腐蚀性强,过流部件使用寿命长,结构简单,运行平稳的特点,同时环形射流泵的吸入通道位于泵的中心,吸入流体不与泵的内壁接触且不需要改变流动方向,特别适合于抽吸含有液滴的气液混合流体。本文以环形射流泵为研究对象,结合国内出水气田井下工况对其进行了以下研究:首先对环形射流泵提高气井携液能力机理进行了研究,从环形射流泵的结构特点入手,总结出环形射流泵的基本特性参数和基本方程。根据中国气井的实际工况,确定出环形射流泵在出水气井高压工况下的边界条件。通过对三种湍流模型的试验结果对比,确定了标准K-ε模型是环形射流泵数值模拟最合适的湍流模型。通过对吸入气体中有无液滴的模拟结果进行比较,发现极少量的液滴对环形射流泵内部流场并没有明显影响,从而确定了环形射流泵内部流场流体类型。利用Solidworks对环形射流泵进行三维建模,并利用ICEM对模型进行网格划分,通过对环形射流泵系统的进行数值模拟,从泵内流场入手,优化其结构提高该系统在气井高压工况下的效率。通过对不同的流量比心相对喉管长度lt/Dt、吸入室收缩角α和扩散管扩散角β进行数值模拟,得到泵内流体速度和压力分布云图,对不同结构尺寸的环形射流泵流场性能进行比较分析,以效率最高为基本原则,得出较优的结构尺寸组合。考虑到各个因子之间的相互影响,其中流量比q和相对喉管长度lt/Dt的交互作用最为显著。对流量比q=0.4～0.6和相对喉管长度lt/Dt=4～5两个因子进行联合模拟分析,得出环形射流泵在气井高压工况下,最高效率为29.9%;最高效率下的结构组合为:流量比q=0.55,相对喉管长度lt/Dt=4.25,吸入室收缩角α=14°,扩散管扩散角β=4°。

关键词：环形射流泵排水采气气井携液能力数值模拟

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环形射流泵输送果蔬的特性研究

环形射流泵输送果蔬的特性研究

作者：邹佳林武汉大学

学位级别：硕士

果蔬产业随着时代不断发展,传统机械式的输送方式已经不能满足如今的果蔬输送要求。环形射流泵作为一种水力输送机械,在果蔬输送过程中兼顾了输送和清洗两种功能,是一种很有前途的输送方式,然而环形射流泵用于果蔬输送的研究尚未见报道... 详细信息

果蔬产业随着时代不断发展,传统机械式的输送方式已经不能满足如今的果蔬输送要求。环形射流泵作为一种水力输送机械,在果蔬输送过程中兼顾了输送和清洗两种功能,是一种很有前途的输送方式,然而环形射流泵用于果蔬输送的研究尚未见报道。为此,本文采用试验、高速摄像技术和基于MPM模型的数值模拟相结合的方法,对环形射流泵输送果蔬的输送性能、损伤和输送过程中果蔬运动与泵的相互作用等展开了研究,论文的主要工作和成果如下:(1)试验研究了不同结构参数和水力参数下环形射流泵的效率、压力比、水功率和压力等因素的变化规律。随着工作流体流量的增加,环形射流泵的流量比和效率随之增大,压力比随之降低,当工作流体流量增大到一定程度时,环形射流泵内部会发生空化现象,此后流量比、效率和压力比都将随其增加而减小,面积比越小的环形射流泵越容易发生空化。随着工作流体流量的增加,环形射流泵的水功率随之增加,且增加的速率随之增大,面积较大的环形射流泵水功率随工作流体流量增加而增大的速率更快。环形射流泵内部具有较大的轴向压力变化。(2)试验研究了不同结构参数和水力参数下环形射流泵输送果蔬的能力。随着工作流体流量的增加,环形射流泵输送果蔬的能力随之增大,但输送单位质量果蔬的能耗随之增大;在相同的水功率下,面积比较大的环形射流泵输送果蔬的能力较强;环形射流泵输送果蔬的能力随着输送高度的增大而下降,输送单位质量果蔬的能耗随之增大。在所有影响果蔬输送能力的三个因素里,工作流体流量对输送能力和输送能耗的影响最大,面积比次之,输送高度最小。环形射流泵对于不同果蔬的输送能力也不相同,对于马铃薯的输送能力最强,其输送能耗也最低,然后是圣女果和金桔,对于胡萝卜的输送能力最弱。果蔬在输送过程中的损伤包括质量损失和表面破损,主要是输送过程与壁面以及管道连接处的凸台碰撞导致的。影响果蔬损伤程度的主要因素是果蔬在输送过程中的速度和摆动程度,所以随着流量比的增大,果蔬的损伤随之增大。(3)利用高速摄像技术和数值模拟相结合的方法对果蔬在泵内的运动进行了研究。从吸入室到喉管末端是果蔬的加速过程,对于工作流体流量较小的工况,果蔬在此过程之前还会经历一段短暂的减速过程,这是因为吸入室会发生回流现象,工作流体流量越小,回流现象越明显。果蔬进入扩散管后,由于流道的开阔,周围流体速度下降,果蔬也在周围流体的作用下速度降低并逐渐趋于稳定。马铃薯、圣女果和金桔的形状一致,它们在泵内的运动过程基本一致,而胡萝卜由于其长条形的形状,在泵内的加速过程和减速过程的加速度均较小,其在泵内的最大速度也远小于其他果蔬。果蔬在泵内不止具有平移运动,胡萝卜会在泵内发生摆动现象,而椭球形果蔬会在泵内发生旋转,这是因为在环形射流泵内部具有强烈的剪切流动,在喉管内尤为剧烈,椭球形果蔬在喉管内的旋转角速度达到最大。(4)利用试验和高速摄像相结合的方法研究了果蔬通过环形射流泵时对其外特性的影响。四种果蔬中,马铃薯对流量的影响最大,胡萝卜次之,圣女果和金桔的影响最小;工作流体流量越大,果蔬过泵对其流量造成的影响也越小。马铃薯和胡萝卜对环形射流泵壁面压力的影响较大,圣女果和金桔造成的影响较小。工作流体流量为60 m/h时,马铃薯过泵会使壁面压力先降后升;工作流体流量为80 m/h时,马铃薯过泵产生的空化现象会使压力波动出现两个压力降;工作流体流量为90 m/h时,马铃薯过泵会由于诱发的空化持续较长产生一个持续的压力降;工作流量为100 m/h时,马铃薯过泵会使喉管内的压力上升,扩散管内压力先上升后下降然后再升高。胡萝卜过泵产生的压力变化在低流量下与马铃薯类似,但产生的压力变化更小;工作流量为80 m/h时,空化在胡萝卜中部产生,只会产生一次压力降;工作流量为100 m/h时,胡萝卜也能促进空化引起下游压力降低,但对于空化向下游传递的阻隔作用明显弱于马铃薯,所以只会形成一次压力升高的现象。(5)采用数值模拟方法研究了果蔬运动对环形射流泵内部流动的影响。由于果蔬的堵塞作用和加减速过程,会造成环形射流泵内部的速度分布和压力分布不再对称,同时果蔬周围会形成绕流,在果蔬运动至不同位置时造成的速度分布和压力分布也不一样。由于果蔬运动主要影响的是喉管内的工作流体,所以对于面积比更大、工作流体流量更小的环形射流泵的内部流动影响更小。

关键词：环形射流泵果蔬输送能力 MPM模型果蔬运动泵内流动

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环形射流泵产生空化的机理及其改善的研究

环形射流泵产生空化的机理及其改善的研究

作者：刘晖霞重庆大学

学位级别：硕士

射流泵技术目前已广泛应用于各个生产部门。射流泵具有结构简单、加工容易、封闭性好、便于维护、无运动部件等优点。与传统的中心式射流泵相比较,环形射流泵的吸入通道没有阻碍,更适合物体的输送。但是关于环形射流泵的空化和空蚀问题... 详细信息

射流泵技术目前已广泛应用于各个生产部门。射流泵具有结构简单、加工容易、封闭性好、便于维护、无运动部件等优点。与传统的中心式射流泵相比较,环形射流泵的吸入通道没有阻碍,更适合物体的输送。但是关于环形射流泵的空化和空蚀问题的研究报告非常少。空化会降低环形射流泵的效率;空蚀将对环形射流泵造成极大的破坏并产生噪音和振动。本文在深入分析和研究环形射流泵的空化特性的基础上,提出了改善环形射流泵空化特性的具体措施。主要作了以下方面的工作:1.介绍了课题的背景和内容。2.介绍了空化发生的机理,分析了影响空化的主要因素,导出了空化初生的表达式。3.通过对环形射流泵的主要结构参数对其空化特性的影响的研究和分析,提出了改善环形射流泵的具体措施。4.首次提出采用自激振荡脉冲喷嘴改善环形射流泵空化特性的新设想,设计出了环形射流泵的样机。

关键词：空化初生空化环形射流泵自激振荡