【摘 要】
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气力提升泵是通过注入压缩空气输送流体或使流体增压的机械,相比于传统机械泵,该泵具有易操作、环境污染少、可输送危险液体或浆体、可在腐蚀环境中使用、适合不规则井、耐高温、安全性高、维修成本低等显著优势,它广泛运用于油田开采、污水处理、水力采煤、深海采矿以及河道清淤与疏浚等领域,因此研究气力提升泵具有重要的工程意义。本文基于Fluent仿真软件,采用欧拉多相流模型、Standard k-ω湍流模型对直管
【基金项目】
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中国博士后科学基金（2021M692601）； 陕西省自然科学基础研究面上项目（2021JM-324）； 陕西省教育厅专项科研计划项目（21JK0780）； 西安市碑林区科技计划项目（GX2109）；
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气力提升泵是通过注入压缩空气输送流体或使流体增压的机械,相比于传统机械泵,该泵具有易操作、环境污染少、可输送危险液体或浆体、可在腐蚀环境中使用、适合不规则井、耐高温、安全性高、维修成本低等显著优势,它广泛运用于油田开采、污水处理、水力采煤、深海采矿以及河道清淤与疏浚等领域,因此研究气力提升泵具有重要的工程意义。本文基于Fluent仿真软件,采用欧拉多相流模型、Standard k-ω湍流模型对直管型和s弯管型（弯曲位置和弯曲角度）空气-水气力提升泵流动特性进行了三维数值模拟研究,分析了提升液体流量、管内气体体积分数以及提升效率的变化规律。主要研究成果如下:（1）相同淹没率下,提升液体流量随时间变化最终在某个数值附近波动,提升管内气体体积分数随进气量的增加而增加,提升效率随进气量的增加而减小;不同淹没率下,提升液体流量随淹没率的增加而增加,提升管内气体体积分数随淹没率的增加而减小,提升效率随淹没率的增加而增加。（2）相同进气量下,垂直管提升液体流量最大,下弯管次之,上弯管最小;管内气体体积分数随进气量的增加而增加;垂直管气体体积分数最小,下弯管居中,上弯管最多;提升效率随进气量的增加而减少,垂直管提升效率最大,下弯管居中,上弯管最小。（3）相同弯曲角度下,液体提升流量随时间变化将稳定在某一数值波动,提升管内气体体积分数随进气量的增加而增加,提升效率随进气量的增加而降低;不同弯曲角度下,提升液体流量与提升效率均随弯管角度的增加而降低,气体体积分数随弯管角度的增加而增加。（4）局部弯管不同弯曲位置的提升效率依次为:垂直管＞下弯管＞上弯管;局部弯管不同弯曲角度的提升效率依次为:30°下弯管＞60°下弯管＞90°下弯管＞30。上弯管＞60°上弯管＞90。上弯管;综上所述提升效率最优为30。下弯管,在实际工程中应尽量避免将弯曲管道布置在进气口之上并避免弯曲角度过大的情况。本文深入探讨了空气-水气力提升泵的流动特性,该成果有助于气力提升泵气液两相流的研究,有利于气力提升泵的优化设计,为气力提升泵在实际工程中广泛运用提供理论指导和依据。
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