双螺杆混输泵是油气多相混输技术的核心设备,能够输送高含气率工质,并且其流量随增压的变化较小,在边际、海上及深海油气田的油气混输系统中得到应用。然而双螺杆混输泵泵腔结构复杂,且在运行时工作腔容积持续变化,其工作腔内瞬态多相流动特性还不清楚,严重限制了其在油气混输系统中的应用和推广。本文以双吸式螺杆泵为研究对象,采用数值模拟和正交试验相结合的方法,研究了双螺杆泵的流动特性以及不同因素对双螺杆泵性能的影响。主要工作及结论如下:(1)使用SCORG生成了双螺杆泵转子域的结构化动网格,建立了双吸式螺杆泵非稳态多相数值模型,并对其进行了全三维流场数值模拟。搭建了双吸式螺杆泵实验平台,对双螺杆混输泵在纯液及混输工况下的性能进行了测试,并对数值模拟结果进行了验证分析。结论如下:纯液工况下,双螺杆泵的输出流量随出口压力的增大而减小,实验值略小于模拟值;混输工况下,双螺杆泵的输出流量随着含气率的增大而下降,模拟值和实验值的变化趋势相同,但模拟值略大于实验值。误差产生的原因除测量误差外,样机转子由于磨损同样可能导致其啮合间隙值大于设计值。(2)基于已验证的数值模型,对其在不同出口压力和不同含气率工况下进行数值模拟。结果指出:螺杆从两端到中间,压力逐级增加并且左右对称;单个工作腔内压力分布均匀,齿顶间隙的入口处压力快速下降,在间隙内压力线性下降;监测点的压力呈现周期性的波动,并存在一压力脉冲,该压力脉冲导致其相邻低压腔内产生一较小的压力脉冲;气相主要分布在螺杆转子齿顶间隙以及啮合间隙处,而在出口处齿顶间隙内的泄漏以气相为主;在泵出口处产生了气体的聚集现象,管道内部以及管壁处出现了明显的旋涡;工作腔的速度小于间隙的速度,螺杆的旋转使得流体的速度从齿根到腔室呈梯度变化。(3)采用正交试验法研究了不同因素对双吸式螺杆泵的影响规律。结论如下:容积效率和水力效率最高的因素水平组合是齿间间隙0.1mm、齿顶间隙0.1mm、转速1800r/min、压差0.5MPa,即A1B1C4D1,轴功率最小的水平组合是齿间间隙0.12mm、齿顶间隙0.12mm、转速750r/min、压差0.5MPa,即A2B2C1D1;转速对容积效率、水力效率和轴功率的影响最为显著,而齿顶间隙对容积效率同样有较为显著的影响;压差对轴功率的影响高于其对容积效率、水力效率的影响。