基于Fluent的油井井下发电机叶轮的仿真设计.pdfVIP

学兔兔 第3期(总第166期) 机 械 工 程 与 自 动 化 NO．3 2011年 6月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUTOMAT10N Jun． 文章编号：1672—6413(2011)03—0019—03 基于Fluent的油井井下发电机叶轮的仿真设计张 关 武，樊 军，董 平 (新疆大学机械工程学院，新疆 乌鲁木齐 830047) 摘要：叶轮是叶片式机械中直接进行能量转换的部件，是叶片式流体机械的心脏，合理的叶片形状对叶轮的 水力性能、空蚀性能、工作稳定性能及适应井下工作状况的能力有着直接的影响。根据石油井下特殊情况， 引入了发电叶轮的设计模型，生成3种不同叶形的叶轮，并利用Fluent软件对3种叶轮进行对比分析，获得 水力性能最优的叶轮。 关键词：井下发电机叶轮；Fluent；湍流模型；仿真设计 中图分类号：TM31：TP391．9 文献标识码：A 0 引言 其中：／t 为比转速；rt 。为叶轮的单位转速；Q。 为单位 油井井下抽油时，需要及时完成井下智能开关的 流量；rl为叶轮的运行效率。 关或闭，完成以上动作需足够的动力支持。目前主要 (2)要有合理的叶片数、叶片长度和叶片形状， 的做法是：①在井下牵人电缆为智能开关提供动力， 要尽可能地减小叶轮的空蚀系数，引入的模型为： 一 一 由于油井通常深数百米，牵人电缆的方法极为不便， K QllHB 。 此外还要为电缆提供相应的通道，这不仅增加了施工 难度，还提高了钻井成本；②通过电池为智能开关提 其中： 为流体冲击叶片时叶片上所受的弯曲应力；K 供动力，这种方法目前应用较多，是当前解决智能开 为空蚀系数；日为使用水头；B为叶轮叶片翼展长；Z为 关动力问题的主要方法。对油井抽油而言，电池供能 叶轮叶片数；L为叶片长度；6为叶片厚度。 不存在技术问题，比较容易实现，这种方法的难点在 根据以上模型，对叶轮的各项参数进行设置 于电池不能为智能开关提供足够的持续的动力，电池 (见表1)，并利用UG软件进行仿真设计。 性能的好坏决定智能开关的工作状态。随着科学技术 表1 叶轮参数表 的不断发展，产生了第3种供能方式，即在井下安装 参数 叶轮直径 叶轮宽 叶片长 叶片宽 叶片厚度 叶片数 微小型发电设备，对电池进行周期性充电，从而实现 叶轮 l 36 34 25 32 1O 6 电池的持续供电，保证智能开关及时地关或闭。在叶 叶轮2 36