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油气混输技术是近年来发展起来的一种高效经济的油田开发方式。轴流式油气混输泵作为油气混输技术的核心设备,是一种集常规液相泵和气体压缩机性能于一体的多相输送装置,其由多个压缩级串联工作,每个压缩级均由一个动叶和一个静叶组成。而轮毂半锥角作为动、静叶重要的结构参数,对油气混输泵压缩级的性能有着重要的影响。因此,对动、静叶轮毂半锥角的研究有着特殊的意义。本文以自主研发的YQH-100螺旋轴流式油气混输泵压缩级为研究对象,采用Mixture模型,标准k-ε湍流模型,速度压力耦合计算采用SIMPLE算法对混输泵压缩级进行数值计算,讨论动、静叶轮毂半锥角大小的变化对油气混输泵压缩级性能的影响规律。主要研究内容和结论如下:1.设计出轮毂半锥角分别为4.08°、6°、8°、10°、12°的5种轴流式油气混输泵单一压缩级模型方案,在进口含气率分别为0、10%、30%、50%、70%的5种工况下进行数值模拟。结果表明,随着轮毂半锥角的增加动叶扬程先降低后升高,静叶水力损失不断增大,混输泵单一压缩级扬程呈现先下降再升高后下降的趋势,轴功率逐渐下降,效率逐渐升高;同一进口含气率工况下,不同轮毂半锥角的混输泵单一压缩级上均有较好的增压能力,其中轮毂半锥角为4.08°时,压缩级的增压能力最强;对同一轮毂半锥角的混输泵单一压缩级而言,进口含气率越高,从动叶进口到静叶出口的压力梯度越小;当轮毂半锥角增大时,动叶出口回流量减少,动叶内气相分布更加均匀,但静叶流道内旋涡增多。2.为了同时兼顾混输泵压缩级的扬程和效率,并考虑到混输泵在现场运行时,其输送的气液两相介质中气相具有可压缩性这一特点,提出一种轮毂半锥角逐级变化的油气混输泵三级压缩级模型方案(New Model),记为“NM”。在进口含气率分别为0、10%、30%、50%、70%的5种工况下进行数值模拟,并与各级轮毂半锥角不变的YQH-100油气混输泵三级压缩级模型(Original Model),记为“OM”,进行分析对比。结果表明,随着进口含气率的增大,NM的扬程降低幅度更小,性能更为稳定,以OM在各含气率下的平均扬程及效率为参照,各含气率下,NM的扬程平均下降0.52%,但效率提高3.69%;与OM相比,NM的动叶工作面出口局部高压区较少,动、静叶内部流动更加通畅且流道上气相分布更为均匀。