The axial flow screw-type oil-gas multiphase pump is mainly applied to oil and gas transport in the deep sea. In the process of transporting the multiphase medium, the gas volume fraction (GVF) on the gas phase changes from time-to-time, resulting in the performance of the oil-gas multiphase pump being greatly influenced by the gas phase. This paper presents a detailed analysis of the gas-phase distribution law and the vortex distribution in the flow passages within the oil-gas multiphase pump by means of numerical calculations, supplemented by experimental verification. The results show that the gas phase is mainly concentrated in the diffuser at different GVFs, and the gas phase gathering in the diffuser becomes more significant with the increase in the GVF. The gas-phase volume fraction increases gradually from rim to hub, that is, the gas-phase gathering degree increases. The maximum gas-phase volume distribution area is mainly concentrated in the area near the hub of the diffuser inlet and the middle blade height area at the outlet of the diffuser. The flow in the impeller is relatively stable under the different GVFs, while there is a large vortex near the inlet of the diffuser near the hub, and there is a backflow phenomenon between the outlet of the diffuser and the tip clearance of the impeller. The volume fraction of the gas phase near the rim fluctuates more than that near the hub because the gas phase is squeezed by the liquid phase more violently. The research results can provide theoretical guidance for the optimal design of oil-gas multiphase pump blades.

中文翻译：

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气体体积分数对轴流螺杆式油气多相泵通道和叶片表面气相分布的影响

轴流螺杆式油气多相泵主要用于深海油气运输。在输送多相介质的过程中，气相中的气体体积分数（GVF）会不时变化，从而导致油气多相泵的性能受到气相的极大影响。本文通过数值计算，辅以实验验证，详细分析了油气多相泵内流道中的气相分布规律和涡流分布。结果表明，在不同的GVFs下，气相主要集中在扩散器中，随着GVF的增加，聚集在扩散器中的气相变得更加重要。气相体积分数从轮辋到轮毂逐渐增大，即 气相聚集度增加。最大气相体积分布区域主要集中在扩散器入口的毂附近的区域和扩散器的出口处的中间叶片高度区域。在不同的GVF下，叶轮中的流量相对稳定，而靠近毂的扩散器入口附近有一个大涡流，并且扩散器出口和叶轮的尖端间隙之间存在回流现象。轮缘附近的气相的体积分数比轮毂附近的气相的体积分数波动更大，这是因为气相更猛烈地压缩了液相。研究结果可为油气多相泵叶片的优化设计提供理论指导。最大气相体积分布区域主要集中在扩散器入口的毂附近的区域和扩散器的出口处的中间叶片高度区域。在不同的GVF下，叶轮中的流量相对稳定，而靠近毂的扩散器入口附近有一个大涡流，并且扩散器出口和叶轮的尖端间隙之间存在回流现象。轮缘附近的气相的体积分数比轮毂附近的气相的体积分数波动更大，这是因为气相更猛烈地压缩了液相。研究结果可为油气多相泵叶片的优化设计提供理论指导。最大气相体积分布区域主要集中在扩散器入口的毂附近的区域和扩散器的出口处的中间叶片高度区域。在不同的GVF下，叶轮中的流量相对稳定，而靠近毂的扩散器入口附近有一个大涡流，并且扩散器出口和叶轮的尖端间隙之间存在回流现象。轮缘附近的气相的体积分数比轮毂附近的气相的体积分数波动更大，这是因为气相更猛烈地压缩了液相。研究结果可为油气多相泵叶片的优化设计提供理论指导。在不同的GVF下，叶轮中的流量相对稳定，而靠近毂的扩散器入口附近有一个大涡流，并且扩散器出口和叶轮的尖端间隙之间存在回流现象。轮缘附近的气相的体积分数比轮毂附近的气相的体积分数波动更大，这是因为气相更猛烈地压缩了液相。研究结果可为油气多相泵叶片的优化设计提供理论指导。在不同的GVF下，叶轮中的流量相对稳定，而靠近毂的扩散器入口附近有一个大涡流，并且扩散器出口和叶轮的尖端间隙之间存在回流现象。轮缘附近的气相的体积分数比轮毂附近的气相的体积分数波动更大，这是因为气相更猛烈地压缩了液相。研究结果可为油气多相泵叶片的优化设计提供理论指导。轮缘附近的气相的体积分数比轮毂附近的气相的体积分数波动更大，这是因为气相更猛烈地压缩了液相。研究结果可为油气多相泵叶片的优化设计提供理论指导。轮缘附近的气相的体积分数比轮毂附近的气相的体积分数波动更大，这是因为气相更猛烈地压缩了液相。研究结果可为油气多相泵叶片的优化设计提供理论指导。