一种基于Fluent的往复式注水泵流场分析方法技术

本发明专利技术提供一种基于Fluent的往复式注水泵流场分析方法，包括：(1)编写控制柱塞与阀芯运动的UDF；(2)建立流道模型并进行网格划分；(3)通过Fluent软件进行网格检测，并设定网格单位；(4)加载湍流能量模型，选择流体属性；(5)导入UDF并设置边界条件与动网格参数；(6)进行初始化设置；(7)设置参数及流场云图变化监测；(8)设置求解步长和迭代精度并求解后，查看流场分布变化结果。本发明专利技术通过柱塞、阀芯运动与流场变化之间的相互耦合，阀芯运动改变流场区域及参数，反过来流场参数的改变又使得作用于阀芯的受力情况发生改变，更加真实准确的模拟出阀芯与流场的实际变化情况。出阀芯与流场的实际变化情况。出阀芯与流场的实际变化情况。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Fluent的往复式注水泵流场分析方法


[0001]本专利技术涉及海洋平台钢结构加固领域，特别涉及一种基于Fluent的往复式注水泵流场分析方法。

技术介绍

[0002]随着原油不断被开采，导致油层压力下降，油井产量大大减小，甚至会导致停产。为了保持油层压力，实现油田的稳产高产，往复式注水泵已成为原油开采的重要设备。对往复式注水泵进行流场分析是研究往复式注水泵必不可少的步骤。目前对往复式注水泵液力端的流场分析大多是对阀芯的运动进行定常数值模拟，其模拟结果反映出的阀芯运动规律以及内部流场特性与实际情况误差较大。对往复式注水泵流场的准确模拟，可以分析注水泵液力端的缺陷与不足，以便对其结构的优化改进。本专利涉及的基于Fluent的往复式注水泵的流场分析方法，可以实现阀芯运动与流场的相互耦合，更加准确的反映出实际的阀芯运动规律以及流场分布变化，对往复式注水泵液力端的设计、优化具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供了一种基于Fluent的往复式注水泵流场分析方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
[0004]本专利技术实施例提供了一种基于Fluent的往复式注水泵流场分析方法，其改进之处在于，包括：：
[0005](1)编写控制柱塞与阀芯运动的UDF；
[0006](2)建立流道模型并进行网格划分；
[0007](3)通过Fluent软件进行网格检测，并设定网格单位；
[0008](4)加载湍流能量模型，选择流体属性；
[0009](5)导入UDF并设置边界条件与动网格参数；
[0010](6)进行初始化设置；
[0011](7)设置参数及流场云图变化监测；
[0012](8)设置求解步长和迭代精度并求解后，查看流场分布变化结果。
[0013]优选的，所述步骤(1)包括根据曲柄连杆机构运动规律计算出柱塞运动方程；对阀芯进行受力分析推到出阀芯受力平衡方程；根据上述分析编写控制柱塞与阀芯运动的UDF。
[0014]进一步的，所述阀芯的运动需运用函数F_V(f,t)获得y轴方向的速度；F_AREA(A,f,t)获得网格单元t中给定的面f的真实面积向量A；F_P(f,t)获得网格单元t中给定的面f的压力P；根据函数自动获取在流体作用下阀芯每时间步的数据，根据牛顿第二定律计算每时间步的受力与速度数值，实现阀芯的被动型运动，模拟出阀芯与流场的实际变化情况。
[0015]优选的，所述步骤(2)包括建立往复式柱塞泵液力端流道模型，利用ICEM软件进行
网格划分。
[0016]进一步的，简化往复式注水泵液力端模型并建立出其流道模型，网格划分类型采用混合网格，柱塞运动区域采用四面体网格，阀芯运动区域结构复杂采用六面体网格。
[0017]优选的，所述步骤(3)包括将划分后的网格文件通过Fluent软件进行网格检测，检查划分的网格是否正确，并设定网格单位。
[0018]优选的，所述步骤(4)包括加载湍流能量模型选择Realizable k
‑
epsilon模型，流体属性选择流体选择液态水。
[0019]优选的，所述步骤(5)包括导入控制柱塞与阀芯运动的UDF，打开动网格，选择网格再生方法。
[0020]进一步的，所述再生方法包括(8
‑
1)通过拉伸、压缩网格或者增加、减少网格以及局部生成网格来适应计算区域的改变；(8
‑
2)选用弹簧光顺、铺层、网格重构相结合的方式进行网格再生，并设定合适的网格变化参数，创建运动区域；
[0021](8
‑
3)设置边界条件为压力入口、压力出口。
[0022]优选的，所述步骤(7)中包括在Results下的Graphics创建所需云图，在SolutionAnimations下设置监测云图变化。
[0023]本专利技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0024]本专利技术通过柱塞、阀芯运动与流场变化之间的相互耦合，阀芯运动改变流场区域及参数，反过来流场参数的改变又使得作用于阀芯的受力情况发生改变，更加真实准确的模拟出阀芯与流场的实际变化情况。
[0025]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。
附图说明
[0026]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了复合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0027]图1是根据一示例性实施例示出的一种基于Fluent的往复式注水泵流场分析方法流程示意图；
[0028]图2是根据一示例性实施例示出的往复式注水泵的流道模型示意图；
[0029]图3是根据一示例性实施例示出的往复式注水泵的流场压力云示意图；
[0030]图4是根据一示例性实施例示出的T往复式注水泵的流场速度云示意图。
具体实施方式
[0031]以下描述和附图充分地示出本专利技术的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本专利技术的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“专利技术”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的专利技术，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个专利技术或专利技术构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个
实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0032]实施例1
[0033]本专利技术提供一种基于Fluent的往复式注水泵流场分析方法，方法包括：
[0034]1、根据曲柄连杆机构运动规律计算出柱塞运动方程；对阀芯进行受力分析推到出阀芯受力平衡方程；根据上述分析编写控制柱塞与阀芯运动的UDF，UDF的编写中通过DEFINE_CGMOTION(name,dt,vel,omega,time,dtime)宏控制柱塞与阀芯的刚体运动。
[0035]其中，阀芯的运动需运用函数F_V(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Fluent的往复式注水泵流场分析方法，其特征在于，包括：(1)编写控制柱塞与阀芯运动的UDF；(2)建立流道模型并进行网格划分；(3)通过Fluent软件进行网格检测，并设定网格单位；(4)加载湍流能量模型，选择流体属性；(5)导入UDF并设置边界条件与动网格参数；(6)进行初始化设置；(7)设置参数及流场云图变化监测；(8)设置求解步长和迭代精度并求解后，查看流场分布变化结果。2.根据权利要求1所述的一种基于Fluent的往复式注水泵流场分析方法，其特征在于，所述步骤(1)包括根据曲柄连杆机构运动规律计算出柱塞运动方程；对阀芯进行受力分析推到出阀芯受力平衡方程；根据上述分析编写控制柱塞与阀芯运动的UDF。3.根据权利要求2所述的一种基于Fluent的往复式注水泵流场分析方法，其特征在于，所述阀芯的运动需运用函数F_V(f,t)获得y轴方向的速度；F_AREA(A,f,t)获得网格单元t中给定的面f的真实面积向量A；F_P(f,t)获得网格单元t中给定的面f的压力P；根据函数自动获取在流体作用下阀芯每时间步的数据，根据牛顿第二定律计算每时间步的受力与速度数值，实现阀芯的被动型运动，模拟出阀芯与流场的实际变化情况。4.根据权利要求1所述的一种基于Fluent的往复式注水泵流场分析方法，其特征在于，所述步骤(2)包括建立往复式柱塞泵液力端流道模型，利用ANSYS中自带的网格划分软件ICEM进行网格划分。5.根据权利要求4所述的一种基于Fluent的往复式注水泵流场分析方法，其特征在于，简化往复式注水泵液力端模型并建...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炜，宋长山，王晓东，郎立术，邹林，刘杰，刘绍鹏，盛庆博，王新燕，李云飞，张杰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司，
类型：发明
国别省市：