ВИЗНАЧЕННЯ КАВІТАЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК СВЕРДЛОВИННОГО СТРУМИННОГО НАСОСА

Д. О. Паневник

doi:10.31471/1993-9868-2026-2(46)-120-128

Автор(и)

Д. О. Паневник ІФНТУНГ, 76019, Івано-Фрнківськ, вул. Карпатська, 15 https://orcid.org/0000-0002-7853-5051

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9868-2026-2(46)-120-128

Ключові слова:

струминний насос, ежекційна система, інжектований потік, кавітація, закручування потоку

Анотація

Метою досліджень є розроблення алгоритму визначення характеристик ежекційної системи за умови виникнення кавітації в камері змішування струминного насоса для випадку закручування потоків розміщеними в його проточній частині похилими направляючими елементами. Для досягнення поставленої мети встановлено гідравлічний зв’язок між мінімальним тиском в проточній частині струминного насоса, геометричними розмірами його елементів, конструкцією свердловини та режимом її промивання; визначено граничні експлуатаційні характеристики свердловинних струминних насосів; досліджено вплив кута нахилу елементів розміщених в проточній частині струминного насоса на кавітаційні характеристики ежекційної системи. На основі використання рівняння Бернуллі отримано аналітичну залежність для визначення впливу конструктивних та режимних параметрів на величину мінімального тиску на вході в камеру змішування струминного насоса. Отримане співвідношення подається у вигляді розрахункових алгоритмів, які визначають умови докавітаційної експлуатації ежекційної системи: максимально допустиму витрату робочого потоку, мінімально допустиму глибину розміщення струминного насоса в свердловині та мінімально допустиму площу перерізу інжектованого потоку на вході в камеру змішування. Відносний обертовий рух змішуваних потоків враховано за допомогою коефіцієнта нерівномірності розподілу поздовжніх швидкостей, викликаного закручуванням потоку розміщеними в проточній частині струминного насоса похилими направляючими елементами. Проведеними дослідженнями встановлено обернений вплив кута нахилу розміщених в проточній частині струминного насоса направляючих елементів на максимально допустиму витрату робочого потоку та прямий вплив даного параметра на мінімально допустиму глибину розміщення ежекційної системи в свердловині. Удосконалений розрахунковий алгоритм дає змогу підвищити точність прогнозування режиму роботи свердловинного струминного насоса та підвищити ефективність його використання. Визначення поля допустимих характеристик свердловинного струминного насоса сприяє забезпеченню надійності його експлуатації.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

1. Gan, J., Wang, Y., Wang, D., & Zhang, K. (2022). Research on the law of head loss of jet pumps in the cavitation state. ACS Omega, 7(15), 12661–12679. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c06895

2. Yunzhi, L., Jiong, W., Zuti, Z., Bin, J., Huaiyu, C., Shuangjie, X., & Xinping, L. (2023). Experimental research on supercavitation in jet pump cavitation reactors for zero flow-ratio conditions. Physics of Fluids, 35(7), Article 075134. https://doi.org/10.1063/5.0157802

3. Cho, Y., & Shrestha, U. (2020). Cavitation performance improvement of an annular jet pump by J-groove. The KSFM Journal of Fluid Machinery, 23(4), 25–35. https://doi.org/10.5293/kfma.2020.23.4.025

4. Zi, H., Zhou, L., Meng, L., & Wang, Z. (2015). Prediction and analysis of jet pump cavitation using Large Eddy Simulation. Journal of Physics: Conference Series, 656, Article 012142. https://doi.org/10.1088/1742-6596/656/1/012142

5. Long, Y., An, C., Zhu, R., & Chen, J. (2021). Research on hydrodynamics of high velocity regions in a water-jet pump based on experimental and numerical calculations at different cavitation. Physics of Fluids, 33(4), Article 045118. https://doi.org/10.1063/5.0040618

6. Wang, X., Chen, Y., Li, M., Xu, Y., Wang, B., & Dang, X. (2020). Numerical investigation of the cavitation performance of annular jet pumps with different profiles of suction chamber and throat inlet. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 14(1), 1416–1428. https://doi.org/10.1080/19942060.2020.1824875

7. Long, X., Zhang, J., Wang, Q., Xiao, L., Xu, M., Lyu, Q., & Ji, B. (2016). Experimental investigation on the performance of jet pump cavitation reactor at different area ratios. Experimental Thermal and Fluid Science, 78, 309–321. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2016.06.018

8. Wang, X., Chen, Y., Li, M., Xu, Y., Wang, B., & Dang, X. (2020). Numerical study on the working performance of a streamlined annular jet pump. Energies, 13(17), Article 4411. https://doi.org/10.3390/en13174411

9. Long, X., Wang, J., Zhang, J., & Ji, B. (2018). Experimental investigation of the cavitation characteristics of jet pump cavitation reactors with special emphasis on negative flow ratios. Experimental Thermal and Fluid Science, 96, 33–42. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2018.02.027

10. Liang, Y., Wang, J., Zhang, Z., Ji, B., Cheng, H., & Long, X. (2023). Experimental investigation of the flow characteristics of jet pumps for zero flow-ratio conditions [Preprint]. Research Square. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-2764117/v1

11. Panevnyk, D. O. (2022). Vykorystannia metodu konformnykh vidobrazhen dlia kontroliu kavitatsiinykh kharakterystyk strumynnoho nasosa [Use of the conformal mapping method to control the cavitation characteristics of a jet pump]. Metody ta prylady kontroliu yakosti, (1(48)), 18–26. https://doi.org/10.31471/1993-9981-2022-1(48)-18-26 (in Ukrainian)

12. Panevnyk, D. O. (2023). Metod kontroliu kavitatsiinykh kharakterystyk sverdlovynnoho strumynnoho nasosa [Method for controlling the cavitation characteristics of a drill jet pump]. Metody ta prylady kontroliu yakosti, (2(51)), 72–80. https://doi.org/10.31471/1993-9981-2023-2(51)-72-80 (in Ukrainian)