姜 东，石白妮，李增亮，郭海滨

(1.中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580；2.中国石油大学机电工程学院,山东青岛266580；3.中石化胜利油田分公司采油工艺研究院,山东东营257022)

常规螺杆泵的定子衬套是橡胶制品,橡胶衬套的工作温度不能超过160℃[1]。全金属螺杆泵金属定子和金属转子的特殊结构很好地解决了这一问题[2-3]。2005年PCM公司和TOTAL公司就全金属单螺杆泵长时间输送稠油时的运转性能、磨损状况和气体适应性进行实验研究,该种泵的优良特性逐渐得到了更多科研人员的重视[4]。该泵在中国的研发工作尚处于起步阶段,相关报道和研究非常有限。笔者在对全金属螺杆泵优化设计的基础上建立全金属双头单螺杆泵的流体模型,对影响泵性能的油液黏度、转速进行三维湍流瞬变动网格仿真研究,同时对该泵模型进行实验研究,分析黏度、转速对容积效率和泵总效率的影响结果和机制。

1 模型前处理和仿真方案

1.1 流体运动基本方程

全金属单螺杆泵中流体的流动遵循质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律等流体运动基本定律,这些定律构成了流体运动的基本方程[5-8]。计算流体力学(CFD)基于对流体基本运动方程的离散和求解。

对于宏观低速的流体,流动遵循质量守恒定律,由此可知连续性方程

根据动量定理,任意体积中流体动量变化率等于作用在该体积上的面力与质量力的和,可得运动方程

根据能量守恒定律,任意体积内流体动能……