Совершенствование методики расчета вязкого течения и проектирования насосов низкой быстроходности
Диссертация
Актуальность работы. Практически вся добываемая в мире нефть извлекается посредством бурения скважин. При этом только около 5% российских нефтяных скважин эксплуатируются в режиме, когда пластовое давление достаточно велико. В остальных случаях необходимо применение искусственных методов, основным из которых является закачка воды в нефтеносные пласты с целью вытеснения из них нефти. Организация… Читать ещё >
Содержание
- 1. Обзор литературы. Цель и задачи работы
- 1. 1. Методы проектирования центробежных насосов
- 1. 2. Методы расчётных исследований течения и потерь в проточных частях лопастных гидромашин
- 1. 2. 1. Двумерные методы
- 1. 2. 2. Трёхмерные методы
- 1. 3. Объекты исследования
- 1. 4. Цель и задачи работы
- 2. Выбор параметров расчётной модели и ее апробация
- 2. 1. Исследование влияния параметров расчётной сетки
- 2. 2. Выбор модели турбулентности
- 2. 3. Исследование влияния конфигурации расчётной области
- 2. 4. Исследование влияния уровня сходимости
- 2. 5. Апробация методики расчета
- 2. 5. 1. Насос 600В
- 2. 5. 2. Насос КМ
- 2. 6. Рекомендации по выбору параметров математической модели
- 3. Проектирование ступени насоса ЦНС 63−1400 с использованием
- 2. Т> и ЗБ методов
- 3. 1. Исследование гидравлических качеств серийно выпускаемого насоса ЦНС
- 3. 2. Проектирование модифицированного варианта ступени с использованием комплекса «САПР ЦН»
- 3. 3. Исследование влияния ширины рабочего колеса
- 3. 4. Влияние числа лопастей рабочего колеса
- 3. 5. Исследование влияние угла лопасти на выходе рабочего колеса
- 3. 6. Запиловка лопастей рабочего колеса с тыльной стороны
- 3. 7. Выбор оптимальной ширины входного сечения отвода
- 3. 8. Расчётное исследование влияния шероховатости поверхности проточной части
- 3. 9. Выбор оптимального варианта ступени насоса ЦНС
- 3. 10. Выводы по главе
- 4. Разработка ряда проточных частей насосов типа КМ с минимально возможным числом спиральных отводов
- 4. 1. Проектирование шести насосов с тремя отводами на напоры
- 20. 32. 50 м и подачи 25 и 50 м /ч на основе двумерных методов
- 4. 2. Численное исследование спроектированных вариантов с использованием ЗБ методов
- 4. 3. Сравнение результатов расчётного и экспериментального исследования разработанных проточных частей
- 4. 4. Уточнение математической модели расчета потерь в ступенях с перерасширенным отводом спирального типа
Список литературы
- Анализ опыта эксплуатации насосных агрегатов в системе ППД НГДУ «Уфанефть» / Хасанов Ф. Ф., Закиев В. Р., Таушев В. В., Гарифуллин И. Ш // Нефтяное хозяйство. 2002. -№ 4 — С. 98−100.
- Айзенштейн М.Д. Центробежные насосы для нефтяной промышленности. -М.: Гостоптехиздат, 1957 363 с.
- Байбаков О.В., Матвеев И. В. К вопросу прогнозирования характеристики проектируемого центробежного насоса // Вестник машиностроения. 1976. -№ 1-С Л 4−16.
- Байбаков О.В., Матвеев И. В. Прогнозирование характеристики центробежного насоса // Вестник машиностроения. -1973. № 10. — С Л 6−19
- Богун B.C. Способы повышения экономичности и ресурса питательных насосов для ТЭС с энергоблоками мощностью 250+1200 МВт. Дис. к.т.н. / СПбГПУ. СПб, 2011 191 с.
- Богун B.C., Пугачев П. В. Шумилин С.А. Улучшение кавитационных показателей циркуляционных насосов производства ОАО «Пролетарский завод»// Морской вестник, 2007, № 1 (21). С. 36−37.
- Боровский Б.И. Энергетические параметры и характеристики высокооборотных лопастных насосов. — М. Машиностроение, 1989 г., 182 с.
- Борщев И.О., Жарковский A.A., Плешанов BJL, Шкарбуль С.Н. Влияние некоторых элементов лопаточных отводов на характеристики центробежных насосов и характер донных линий тока. Труды ЛИЙ., 1986, № 420.—С. 39—43.
- Борщев И.О., Жарковский A.A., Шкарбуль С. Н. Постановка задачи о расчете трехмерного потенциального течения в направляющем аппарате. Рук.деп. ЦНИИ ТЭИтяжмаш № 405 Э: М. С. 87−22
- П.Бухарин H.H., Распутнис А. И. Исследование канально-лопаточных диффузоров центробежных компрессоров // Энергомашиностроение. 1965. № 8. С. 1−5.
- Васильцов Э.А., Невелич В. В. Герметические электронасосы. JI: Машиностроение, 1999.260 с.
- Волков A.B., Разработка метода проектирования эффективных рабочих колес гидромапган на основе комбинации одномерной обратной и трехмерной прямой гидродинамических задач. Автореф. дис. к.т.н. / МЭИ. М., 1991.20 с.
- Волков A.B., Панкратов С. Н., Поморцев М. Ю. Гидродинамический анализ работы энергетических насосов на примере расчета бустерного насоса // Электронный журнал «Новое в российской электроэнергетике» 2003, — № 1.- С. 27−33.
- Галеркин Ю.Б., Боровков А. И., Воинов И. Б. Результаты расчёта вязкого потока в неподвижных элементах центробежных компрессорных ступеней с помощью программной системы ANSYS/CFX / Компрессорная техника и пневматика. — 2007. № 2. С. 10−16.
- Галеркин Ю.Б., Прокофьев А. Ю. Опыт применения программ расчёта вязких пространственных течений. Компрессорная техника и пневматика. -2003. № 5.-С. 12−18.
- Галеркин Ю.Б. Турбокомпрессоры. Рабочий процесс, расчет и проектирование проточной части. М.: Информационно-издательский центр «КХТ».2010.-596 с.
- Гамбургер Д.М. Численное моделирование течения вязкого газа в центробежной компрессорной ступени: методика и результаты. Автореф. дис. к.т.н. / СПбГПУ. СПб, 2009.16 с.
- Герасимов A.B. Исследование структуры потока и потерь в центробежном компрессорном колесе, спрофилированном по методу ЛПИ. Дис. канд. техн. наук / ЛПИ. Л., 1982.305с.fr tf! '
- Голиков B.A., Жарковский A.A., Топаж Г. И. Программные комплексы для расчета течения и автоматизированного проектирования лопастных гидромашин // НТВ СПбГПУ. Серия: Наука и образование, 2012. № 1 (142). С. 199−206.
- Горгиджанян С. А. Гидравлические расчеты проточной части центробежных насосов Л.: ЛПИ, 1982.
- Давыдов И.В. Измерение скоростей и давлений в канале направляющего аппарата: Труды ВИГМ, Вып. XXIV, 1959.
- Давыдов И.В. Исследование направляющих аппаратов центробежного насоса: Труды ВИГМ, Вып. XXII, 1958.
- Дворцова Ю.В., Жарковский A.A., Пугачёв П. В. Расчётно-экспериментальное исследование течения в рабочем колесе питательного насоса / Труды 6-й МНТК «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика», СПб, 10−11 июня 2010 г., С.45−47.
- Ден Г. Н. Механика потока в центробежных компрессорах. Л., «Машиностроение», 1973 г., 272 с.
- Жарковский А. А. Математическое моделирование рабочих процессов в центробежных насосах низкой и средней быстроходности для решения задач автоматизированного проектирования. Дис. д-ра. техн. наук/ СПбГПУ., СПб., 2003, 568 с.
- Жарковский A.A., Алексенский В. А., Пугачев П. В. Расчетное исследование течения и потерь в насосе ЦНС 63−1400 / Тезисы МНТК «Гервикон-2011», Международный форум «Насосы-2011», семинар «Экон-11», 6−9 сентября 2011, СумГУ, г. Сумы, Украина, С. 148−153.
- Жарковский A.A., Грянко Л. П., Плешанов В. Л. Автоматизированное проектирование рабочего колеса центробежного насоса: Учебное пособие. -Л.: ЛГТУ, 1990.53 с.
- Жарковский A.A., Поспелов А. Ю., Пугачев П. В. Расчетное исследование течения и потерь в прямых и круговых решетках // Компрессорная техника и пневматика, 2011, № 6, С. 32−35.
- Жарковский A.A., Поспелов АЛО. Моделирование вязкого течения в центробежных рабочих колесах// Компрессорная техника и пневматика, 2011, 4, С. 18−24.
- Жарковский A.A./ Силантьев A.B., Черединов Д. В. Расчет потерь в малоканальных отводах и прогнозирование напорной характеристики промежуточной ступени центробежного насоса // Гидротехническое строительство. 2001. № 6. С. 49−54.
- Жарковский A.A., Шкарбуль С. Н., Борщев И. О. Исследование течения в направляющем аппарате канального типа М.: МЭИ Сб. науч. тр. № 98. 1986. — С.68—74.
- Жарковский A.A., Щуцкий С. Ю. Расчёт потерь в малоканальных отводах и прогнозирование напорной характеристики ступеней многоступенчатых центробежных насосов // Научно-технические ведомости СПбГПУ, 2010. -№ 1.-С. 172−176.
- Жарковский A.A., Щуцкий СДО. Расчёт пространственного пограничного слоя в рабочем колесе центробежной турбомашины // Научно-технические ведомости СПбГПУ, 2010, № 1, С. 143−148.
- Зимницкий В.А., Каплун A.B. Папир А. Н., Умов В. А. Лопастные насосы. // Справочник под ред. В. А. Зимницкого и В. А. Умова. Л.: Машиностроение. 1986. — 334 с.
- Иоффе Р.Л., Панченко В. И. К исследованию влияния чисел лопастей рабочих колес гидродинамических машин на их виброакустические характеристики// Машиностроение, 1972, № 1. С.20−24.
- Кампсти Н. Аэродинамика компрессоров: Пер. с англ. М.: Мир, 2000. — 688 с.
- Климович В.И. Расчет течений в проточной части насос-турбин на основе решения прямой осесимметричной задачи теории гидромашин // Известия АН СССР. МЖГ. 1988. № 4.
- Кузнецов A.B., Панаиотти С. С., Савельев А. И. Автоматизированное проектирование центробежного насоса: Методическое пособие / Под ред.
- С.С. Панаиотги. -M.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. 48 с.
- Куфтов А.Ф. Обобщенный метод расчета и профилирования центробежных компрессоров и насосов на основе коэффициентов аэрогидродинамических нагрузок. Автореф. дис. .докт. техн. наук/ МВТУ. М., 1995.32с.
- Ломакин АЛ. Горгиджанян С. А. Исследование и отработка ступени насоса сверхвысокого давления в турбоустановке К-300−240-ЛМЗ. Л.: Труды ЛПИ№ 215.1961.
- Ломакин A.A. Центробежные и осевые насосы. Л.: Машиностроение, 1966.-364 с.
- Луговая С.О. Гидродинамические особенности проектирования сменных проточных частей при создании унифицированного ряда центробежных насосов. Дис. к.т.н. / СумДУ. Сумы, 2009.147 с.
- Луговая С.О., Прогнозирование характеристики ступени со сменной проточной частью, «Bichhk СумДУ. Серш техшчш науки», № 1,2009 г.
- Михайлов А.К., Малюшенко В. В. Лопастные насосы. М.: Машиностроение, 1977.-288 с.
- Моргунов Г. М. Разработка интегральных методов расчёта трёхмерных течений в турбомашинах и их применение к анализу гидродинамических качеств и проек-тированию лопастных систем.. Дис.. докт. техн. наук/ МЭИ. М., 1985. 350с.
- Певзнер Б.М. Судовые центробежные и осевые насосы.- Л.: Судпромгиз, 1> I1958.-320 с.
- Полоцкий Н.Д. О формировании пограничного слоя на выпуклой стенке кривоосных диффузоров // Труды ВИГМ. 1962. Вып. XXX. С. 3−17.
- Полоцкий Н.Д. Результаты исследования потока в плоских кривоосных диффузорах // Труды ВИГМ. 1962. Вып. XXXI. С.3−17.
- Пфлейдерер К. Лопаточные машины для жидкостей и газов. М. 1960 г., 686 с.
- Пылев И.М., Ильин С. Я., Демьянов В. А. Разработка модернизированного питательного турбонасоса для блоков 300 МВт / Научно-технические проблемы современного гидромашиностроения и методы их решения. Труды IIМНТК. СПб.: Нестор, 2001. С. 54−57.
- Рис. В. Ф. Центробежные компрессорные машины. Л. «Машиностроение», 1981 г., 351 с.
- Рубинов В .Я., Покровский Б. В. Трубчатые направляющие аппараты для центробежных насосов // Химическое и нефтяное машиностроение, 1974, № 6. — С. 6—8.
- Руденко А.А. Системы поддержания пластового давления: нынешнее состояние и перспективы развития // Насосы и оборудование, № 2(23), 2003, V
- Руднев С.С., Матвеев И. С. Методическое пособие по курсовому проектированию лопастных насосов. — М.: МВТУ, 1974. 72 с.
- Солдатова К.В. Анализ движения газа в зазоре «Покрывающий диск-корпус» центробежной компрессорной ступени численными методами и рекомендации по проектированию. Автореф. дис. к.т.н. / СПбГПУ. СПб, 2007. 20 с.
- Сонин В.И. Разработка системы автоматизированного проектирования проточной части реактивных гидротурбин: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.13.12,05.04.13 /Сонин В.И., СПбГПУ. СПб, 1994. — 18 с.
- Стрижак Л .Я. Термогазодинамические основы проектирования центробежных компрессоров высокого и сверхвысокого давления. Дис. д-ра техн. наук / СПбГТУ. СПб., 1995.573 с.
- Тестирование пакета CFX-5 на примерах течения воздуха в элементах проточных частей насосов специализации ВНИИАЭН. Моделированиег Л
- Твердохлеб И.Б., Обозный A.C. Надёжность эксплуатации насосов типа ЦНС в системах ППД // Насосы и оборудование, № 2(61), 2010, С. 14−16.
- Федоров A.B., Струментова Н. С., Шумилин С. А. Автоматизированное проектирование лопастных систем рабочих колес насос турбин на напоры 90 — 150 м // Труды ЦКТИ, 1988 вып. 244, С. 28−35.
- Хованов Г. П. Исследование влияния гидрофобности поверхностей элементов проточной части на эксплуатационные качества и отдельные виды потерь центробежных насосов. Автореф. дис. д.т.н. / МЭИ. М., 2012.20 с.
- Циммерман С.Д., Анкудинов, А А., Васин В. А. Основные направления развития гидромашиностроения на калужском турбинном заводе // Вестник ЮуРГУ. Челябинск.: Изд-во ЮуРГУ, 2005.-№ 1 (41). — С. 58−64.
- Численное моделирование течений в турбомашинах / С. Г. Черный, Д. В. Чирков, В. Н. Лапин и др. Новосибирск: Наука, 2006. — 202 с.
- Шиль. Ю. Тенденции развития питательных насосов // Вестник ЮуРГУ. Челябинск.: Изд-во ЮуРГУ, 2005. — № 1 (41). — С. 32−46.
- Шкарбуль С.Н., Жарковский A.A. Гидродинамика потока в рабочих колесах центробежных турбомашин. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1996. 356 с.
- Шкарбуль С.Н., Жарковский A.A., Черединов Д. В., Виль Г., Зимницкий A.B. Расчет течения вязкой жидкости на внешней стенке в спиральномотводе // Компрессорная техника и пневматика. 2000. № 4. С. 24−26.
- Щуцкий С.Ю. Оценка гидравлических показателей и проектирование многоступенчатых насосов на основе квазитрехмерных методов. Дне. канд. техн. наук / СПбГПУ. СПб, 2011.143 с.
- Этинберг И.Э., Раухман Б. С. Гидродинамика гидравлических турбин. JL, Машиностроение JIO, 1978,20 с.
- Attainable efficiencies of volute casing pumps: a reference guide / European Association of Pump Manufacturers // Elsevier, 1999,26 p.
- Boussinesq J. Theorie de l’Ecoulement Tourbillant // Mem. Presentes par Divers Savants Acad. Sci. Inst. Fr. 1877. V. 23. pp. 46−50.
- Donun U., Dernedde B.U. Uber eine aceswahlregal fiir die jaufund jeit chaufel zahl von kreiselpumpen // KSB Techniche Berishkte, 1964, № 9. pp. 44−52.
- Ferziger J.H., Peric M. Computational methods for fluid dynamics Springer, 3ed, 2001 -T —431 p.
- Gulich J.F. Centrifugal Pumps. Springer, 2008. 917 p.
- Handbook of Grid Generation, Joe F. Thompson, Bharat K. Soni, and Nigel P. Weatherill (eds.), CRC Press, 1998.
- Hess, J.L.- A.M.O. Smith (1967). «Calculation of Potential Flow About Arbitrary Bodies». Progress in Aeronautics Sciences 8:1−138.
- Launder, В. E., and Sharma, В. I. (1974), «Application of the Energy Dissipation Model of Turbulence to the Calculation of Flow Near a Spinning Disc», Letters in Heat and Mass Transfer, vol. 1, no. 2, pp. 131−138.
- Launder В. E. The Numerical Computation of Turbulent Flows / B.E. Launder, D. B. Spalding // Сотр. Meth. Appl. Mech. Eng. 1974. -Vol. 3. — 1974. — pp. 269−289.
- Launder B.E. and Spalding D. В., Mathematical Models of Turbulence, Academic Press (1972).
- Menter F.R., Esch T. Advanced Turbulence Modelling in CFX // CFX Update Spring 2001. — No. 20. — pp. 4−5.
- Menter F.R. Zonal two equation k-w turbulence models for aerodynamic flows
- AIAA Paper. 1993. AIAA-93−2906.
- Wilcox, D.C., «Re-assessment of the scale-determining equation for advanced turbulence models», AIAA Journal, vol. 26, no. 11, pp. 1299−1310, 1988.
- Wilcox, D. C., Turbulence Modeling for CFD, 3rd edition, DCW Industries, Inc., La Canada CA, 2006.
- Yakhot, V., Orszag, S.A., Thangam, S., Gatski, T.B. & Speziale, C.G. (1992), «Development of turbulence models for shear flows by a double expansion technique», Physics of Fluids A, Vol. 4, No. 7, pp. 1510−1520.