射流泵的水动力学特性及其内部流场的数值模拟

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射流泵是一种特殊的水力泵,通过动力液与地层液之间的动量转换作用,实现抽油的一种流体机械。由于它结构简单,没有运动部件,被广泛应用于各种领域。虽然射流泵结构简单,但是其内部流场却非常复杂。随着计算机技术的发展,数值模拟已经成为射流泵内部流场研究的有效手段之一。因此本文用Fluent软件对射流泵内部流场进行了数值模拟。主要的内容如下:首先,本文阐述了射流泵的国内外发展现状,并分析了射流泵的基本理论,给出了射流泵的选泵设计原则,为不同工况条件下的射流泵选择的应用提供了理论依据。其次,对射流泵的水动力学特性进行了系统全面的分析研究。推导了射流泵的基本特性方程;研究射流泵的气蚀特性,给出了无因次面积比R、无因次流量比M和无因次压力比P与射流泵气蚀特性的重要关系;分析研究了射流泵出口压力稳定性,得出回压敏感性是泵工作点的函数,并且随着M的增大(P减小) X值增大。这说明射流泵在低排量动力液泵送高排量采出液时,回压敏感性较强;另外,回压敏感性参数X还与无因次面积比R值有关,并且随着R值的减小X增大,即反映回压敏感性增强。第三,应用Fluent软件对射流泵内部流场进行了数值模拟。对无因次面积比R为0.3、0.5、0.6,喉嘴距为0、1、2、5的射流泵进行了数值分析,得出了湍流流场的基本特性,并着重分析了喉嘴距对射流泵内部流场中速度、压力、湍动能的影响。得出了喉嘴距为1~2时射流效果最佳。
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