基于FLUENT的大排量混砂车搅拌罐结构优化.pdfVIP

学兔兔 l 匐 似 基于FLUENT的大排量混砂车搅拌罐结构优化 Optim izationstructure ofthe m ixingtank inthe Iarge displacem entfracturing blendertruck 袁新梅 ，周思柱’，黄天成 ，华 剑’，刘 奔。 YUANXin．mei。，ZHOU SI-zhu，‘HUANGTian—cheng1,2HUAJian ，LlU Ben0 1 (1．长江大学 机械工程学院，荆州434023；2．中国石油大学机械与储运工程学院，北京 102249； 3．中铁重工有限公司，武汉430063) 摘 要：对搅拌罐三维流场的混合过程进行了数值模拟，利用正交试验方法，先将可能对搅拌时间和搅 拌功率影响较大的结构和操作因素进行试探性的模拟分析，并考虑了各因素间的交互影响作 用 ，根据试探性试验的分析结论 ，进一步细化考察了双层搅拌桨结构对搅拌功率及搅拌时间 的影响规律 ，并最终以搅拌时间为优化 目标对搅拌罐进行优化。模拟分析表明，改进后的结 构明显提高了搅拌效率。 关键词 ：搅拌罐 ；正交设计；数值模拟；结构优化 中囝分类号：TH12；TB482．2 文献标识码：A 文章编号：1009—0134(2014)04(下)一0150-03 Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2014．04(下)．40 0 引言 混砂车是实现按比例混砂 ，并能按压裂工艺 要求有效地 向压裂车供应不同要求压裂液的专用 设备 ，其主要作用是将液体和支撑剂按一定比例 混合后，向压裂车输送，经压裂泵加压后挤入井底岩 层 。混砂车的现场工况是要求大排量、大功率的 ， 这也对搅拌罐的整体结构提出了新的要求。 本文的研究 目的是通过搅拌罐的结构参数进 行优化改进，提高搅拌罐的混砂效率，降低搅拌 功率，以得到搅拌效果较好 (搅拌均匀度较高) 的搅拌桨参数及操作参数的组合。 1 数值模拟过程 1．1模型建立 混砂车使用的搅拌罐为双层罐体，如图l所 示，水通过 中间的入 口进入搅拌罐的外腔空间， 然后分别 由上 中下三层的进水 口进入搅拌罐 内 腔。中上层部分由弯头入水 口进入搅拌罐内腔， ， 其 中中层入水 口与重力方 向成一定角度 ，底层入 水 口由罐底若干个孔进入搅拌罐 ，通过这些孔进 水有 以下两个作用：一是从底部进水冲刷沉积在 图2 搅拌罐网格模型 罐底的砂子，二是在不用进行混砂作业的时候， 冲洗搅拌罐，经过搅拌后由出口排出罐外，搅拌 1．2数值求解 罐的罐底为球面形状 。 用于模拟计算的工作介质为水和石英砂 的混 收稿 日期：2014-01-1l 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金博导类资助课题 (20124220110001)；国家重大专项：3000型成套压裂装