油气混输是石油和天然气开采运输的核心技术,目前为止油气混输技术已经有半个多世纪的研究历史了。我国油气混输的研究起步晚,发展较慢,系统深入的研究相对较少,设计理论尚不成熟。油气混输技术离不开的核心设备就是混输泵,螺旋轴流式油气混输泵因其结构紧凑、耐磨损、流量大、效率高以及对含气率的不敏感等一系列优点在多种油气混输泵中脱颖而出。现阶段对螺旋轴流式油气混输泵的研究已经不仅仅是进行优化改良从而达到效率性能的提升,而更深层的研究是解决气液两相流之间复杂的内部流动问题,本文进行了以下各方面的研究。本文以课题组共同研究设计的单级螺旋轴流式油气混输泵为研究对象,使用ANSYS对研究对象进行流体仿真研究,其中湍流模型选用SST6)-模型,气液两相流模型选用Euler多相流模型。首先,为了对螺旋轴流式油气混输泵内部流动状况进行定性的研究,借用Fluent对叶轮导叶的工作面和背面、叶栅以及子午面等分别进行分析,对其压力、速度以及含气率进行比较,找出其中的变化规律。重点得出单个气泡在叶轮以及导叶内的流动方向和轨迹,得出气泡群最终聚集在叶轮和导叶工作面的轮毂处附近。然后,采用Q准则对流道内的涡旋进行判定,用含气率的大小对涡旋进行染色,来分析不同工况下流道内气液两相的紊乱程度,得出导叶内的涡旋要比叶轮内复杂,导叶的发散使得在轮毂处出现明显的涡旋,并且涡旋沿流向逐渐从叶片背面向工作面移动。通过引入等值面的概念,用固定含气率标定等值面,以不同等值面的大小来表示气泡群的密集程度,同时用气体的涡粘度对等值面进行染色,得出空气的涡粘度随着气泡密集程度增大而增大,随着流量增大反而减小。最后为了对螺旋轴流式油气混输泵内流动状况进行定量的数值分析,在CFX中CEL的强大公式编辑能力下,引入阻力模型对叶轮和导叶通道中的气液相间力进行计算对比。可以看出非阻力与阻力的大小比通常小于1,在已经计算的相间力中曳力即阻力影响最大,湍流弥散力影响最小。再通过控制变量法,改变含气率、气泡直径、流量、转速以及介质粘性,分别进行了相间力对比,得出大小关系以及敏感性关系。得到阻力,升力,附加质量力以及湍流弥散力随着条件改变具有统一性,呈现一起增大和一起减小的趋势,只是增大和缩小的程度有所不同。再结合外特性曲线及云图简要分析了相间力对效率、气泡群堆积以及气液分离的影响。基于本文的研究,为课题组对螺旋轴流式油气混输泵的气液分离产生“气穴-气堵”现象的演变机理的研究打下基础。