.png)
УДК 622.276.53.054+621.67+004.942
(UDK 622.276.53.054+621.67+004.942)
(ANALYSIS OF THE RESULTS OF NUMERICAL EXPERIMENTS ON THE CONSTRUCTION OF PRESSURE AND FLOW CHARACTERISTICS OF ELECTRICALLY DRIVEN VANE PUMP STAGES USING VARIOUS CAE SYSTEM)
В статье представлены основные результаты виртуальных испытаний в программных комплексах SolidWorks Flow Simulation, STAR CCM+, Ansys трех модификаций ступеней электроприводного лопастного насоса – 2А-50, 5-125, 5А-125, а также сравнение напорно-расходных характеристик ступеней, рассчитанных в программных пакетах, с характеристиками, полученными при стендовых испытаниях. Полученные результаты подтверждают ранее сделанные выводы о разном режиме работы ступеней в сборке, состоящей из небольшого количества ступеней, а также об оптимальном количестве ступеней, которое необходимо для более точной корреляции результатов расчета гидродинамических показателей ступеней в программных пакетах с результатами стендовых испытаний. Результаты, показанные в данной статье, позволяют сделать вывод о растущих возможностях применения CAD-систем в проектировании различных видов оборудования для нефтегазовой отрасли.
The paper presents the main results of virtual tests in software packages SolidWorks Flow Simulation, STAR CCM+, Ansys of three modifications of electrically driven vane pump stages – 2A-50, 5-125, 5A-125 as well as comparison of pressure and flow characteristics of the stages calculated in software packages with the characteristics obtained during bench tests. The results obtained confirm the conclusions drawn earlier on the different operation modes of stages in an assembly consisting of a small number of stages, as well as the optimum number of stages required for a more accurate correlation between the results of calculating the hydrodynamic characteristics of the stages in the software packages and the results of bench tests. The results shown in this article allow us to conclude about the growing possibilities of using CAD-systems in designing various types of equipment for the oil and gas industry.
В.В. Муленко1, e-mail: vmulenko@mail.ru
Т.Р. Долов1, e-mail: dolovtemir@yandex.ru
Е.И. Конюшков1
Р.М. Шайхулов1, e-mail: ruslan.shajhulov96@mail.ru
А.В. Ивановский1, e-mail: alivan95@yandex.ru
Н.А. Размашкин1
И.В. Кузнецов1, e-mail: kuznetsovivl@mail.ru
1 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина» (Москва, Россия).
V.V. Mulenko1, e-mail: vmulenko@mail.ru
T.R. Dolov1, e-mail: dolovtemir@yandex.ru
E.I. Konyushkov1
R.M. Shaikhulov1, e-mail: ruslan.shajhulov96@mail.ru
A.V. Ivanovsky1, e-mail: alivan95@yandex.ru
N.A. Razmashkin1
I.V. Kuznetsov1, e-mail: kuznetsovivl@mail.ru
1 Gubkin Russian State Oil and Gas University (National Research University) Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education (Moscow, Russia).
Долов Т.Р., Донской Ю.А., Ивановский А.В. и др. К вопросу о зависимости характеристик ступеней лопастных насосов от условий испытаний // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2020. № 2 (116). С. 23–26.
Муленко В.В., Долов Т.Р., Донской Ю.А. и др. Численные и физические эксперименты по выявлению особенностей работы центробежно-вихревой ступени электроприводного лопастного насоса // Нефтяное хозяйство. 2022. № 2. С. 98–101.
Муленко В.В., Блохина М.Г., Ивановский А.В., Аксенов А.Ю. О цифровизации конструирования ступеней электроприводных лопастных насосов // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2018. № 12. С. 64–68.
Блохина М.Г., Ивановский А.В., Аксенов А.Ю., Соколов Н.Н. К вопросу о цифровизации создания ступеней электроприводных лопастных насосов: уточнения, возможные направления // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2020. № 5–6. С. 62–68.
Sazonov Y.A., Mulenko V.V., Mokhov M.A. et al. Prototyping and Study of Jet Systems for Developing Mesh Turbomachines // International Review of Mechanical Engineering. 2021. Vol. 15. No. 7. P. 335–345.
Stel H., Sirino T., Ponce F.J. et al. Numerical Investigation of the Flow in a Multistage Electric Submersible Pump // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2015. Vol. 136. P. 41–54.
Zhu J., Banjar H., Xia Z., Zhang H.-Q. CFD Simulation and Experimental Study of Oil Viscosity Effect on Multi-Stage Electrical Submersible Pump (ESP) Performance // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2016. Vol. 146. P. 735–745.
Ofuchi E., Stel H., Vieira T. et al. Study of the Effect of Viscosity on the Head and Flow Rate Degradation in Different Multistage Electric Submersible Pumps Using Dimensional Analysis // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2017. Vol. 156. P. 442–450.
Zhu J., Zhu H., Zhang J., Zhang H.-Q. A Numerical Study on Flow Patterns Inside an Electrical Submersible Pump (ESP) and Comparison with Visualization Experiments // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019. Vol. 173. P. 339–350.
Bai L., Zhou L., Han C. et al. Numerical Study of Pressure Fluctuation and Unsteady Flow in a Centrifugal Pump // Processes. 2019. Vol. 7. No. 6. P. 354–367.
Patil A., Sundar S., Delgado A., Gamboa J. CFD Based Evaluation of Conventional Electrical Submersible Pump for High-Speed Application // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019. Vol. 182. Article 106287.
Vald s J.P., Becerra D., Rozo D. et al. Comparative Analysis of an Electrical Submersible Pump's Performance Handling Viscous Newtonian and Non-Newtonian Fluids through Experimental and CFD Approaches // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2020. Vol. 187. Article 106749.
Долов Т.Р., Шайхулов Р.М. Исследование распределения давления, свободного газосодержания и плотности смеси по длине электроприводного лопастного насоса при работе на газожидкостной смеси. Сравнение результатов численных и физических экспериментов // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2022. № 2 (128). С. 24–28.
Van Driest E.R. On Turbulent Flow Near a Wall // Journal of the Aeronautical Sciences. 1956. Vol. 23. P. 1007–1011.
Launder B.E., Spalding D.B. The Numerical Computation of Turbulent Flows // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 1990. Vol. 3. P. 269–289.
Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: учебник для вузов. 7-е изд., испр. М.: Дрофа, 2003. 840 с.
Dolov T.R., Donskoy Yu.A., Ivanovsky A.V. et al. To the Question of the Characteristics Dependence of Vane Pumps Stages on the Test Conditions. Oborudovaniye i tekhnologii dlya neftegazovogo kompleksa [Equipment and Technologies for Oil and Gas Industry]. 2020;2(116):23–26. (In Russ.)
Mulenko V.V., Dolov T.R., Donskoy Yu.A. et al. Numerical and Physical Experiments to Identify Operational Features of the ESP Impeller with Vortex Crown. Neftyanoe khozyaistvo [Oil Industry]. 2022;(2):98–101. (In Russ.)
Mulenko V.V., Blokhina M.G., Ivanovskiy A.V., Aksenov A.Y. About Electric Submersible Pump Stages Design Engineering Digitalization. Territorija “NEFTEGAS” [Oil and Gas Territory]. 2018;(12):64–68. (In Russ.)
Blokhina M.G., Ivanovskiy A.V., Aksenov A.Y., Sokolov N.N. On the Issue of Digitalization of the Design of Electrical Submersible Pump Stages: Refinements, Possible Areas of Activity. Territorija “NEFTEGAS” [Oil and Gas Territory]. 2020;(5–6):62–68. (In Russ.)
Sazonov Y.A., Mulenko V.V., Mokhov M.A. et al. Prototyping and Study of Jet Systems for Developing Mesh Turbomachines. International Review of Mechanical Engineering. 2021;15(7):335–345.
Stel H., Sirino T., Ponce F.J. et al. Numerical Investigation of the Flow in a Multistage Electric Submersible Pump. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2015;136:41–54.
Zhu J., Banjar H., Xia Z., Zhang H.-Q. CFD Simulation and Experimental Study of Oil Viscosity Effect on Multi-Stage Electrical Submersible Pump (ESP) Performance. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2016;146:735–745.
Ofuchi E., Stel H., Vieira T. et al. Study of the Effect of Viscosity on the Head and Flow Rate Degradation in Different Multistage Electric Submersible Pumps Using Dimensional Analysis. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2017;156:442–450.
Zhu J., Zhu H., Zhang J., Zhang H.-Q. A Numerical Study on Flow Patterns Inside an Electrical Submersible Pump (ESP) and Comparison with Visualization Experiments. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019;173:339–350.
Bai L., Zhou L., Han C. et al. Numerical Study of Pressure Fluctuation and Unsteady Flow in a Centrifugal Pump. Processes. 2019;7(6):354–367.
Patil A., Sundar S., Delgado A., Gamboa J. CFD Based Evaluation of Conventional Electrical Submersible Pump for High-Speed Application. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019;182:106287.
Vald s J.P., Becerra D., Rozo D. et al. Comparative Analysis of an Electrical Submersible Pump's Performance Handling Viscous Newtonian and Non-Newtonian Fluids through Experimental and CFD Approaches. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2020;187:106749.
Dolov T.R., Shajkhulov R.M. Study of the Distribution of Pressure, Free Gas Content and Mixture Density Along the Length of an Electrically Driven Vane-Type Pumping Unit Working on a Gas-Liquid Mixture. Comparison of the Results of Numerical and Physical Experiments. Oborudovaniye i tekhnologii dlya neftegazovogo kompleksa [Equipment and Technologies for Oil and Gas Industry]. 2022;2(128):24–28. (In Russ.)
Van Driest E.R. On Turbulent Flow Near a Wall. Journal of the Aeronautical Sciences. 1956;23:1007–1011.
Launder B.E., Spalding D.B. The Numerical Computation of Turbulent Flows. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 1990;3:269–289.
Loitsyansky L.G. Mechanics of Fluid and Gas: Textbook for Higher Education Institutions. 7th ed., revised. Moscow: Drofa; 2003. (In Russ.)
Вход
Главная
Журналы
Назад к журналу