8字形盘密封螺旋泵吸入能力理论与数值模拟研究

李超庆; 孙家璇; 刘笑宇; 张龙菊; 王宗明; 刘兆增; 王增丽

doi:10.7652/xjtuxb202605010

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8字形盘密封螺旋泵吸入能力理论与数值模拟研究

更新时间：2026-04-27

- 8字形盘密封螺旋泵吸入能力理论与数值模拟研究
- Numerical Simulation and the Oretical Study on the Suction Capacity of the 8-Shaped Disc Sealed Screw Pump
- 西安交通大学学报 2026年60卷第5期页码：102-110
- 作者机构：
  
  中国石油大学（华东）新能源学院，266580，山东青岛
- 作者简介：
  
  作者简介：李超庆（2001—），男，硕士生；
  王增丽（通信作者），女，教授，博士生导师。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52376020);装备预研教育部联合基金项目(8091B03052306);泰山学者工程专项经费资助项目(tsqn202312112)
- DOI：10.7652/xjtuxb202605010
  中图分类号： TH327
- 收稿：2025-06-16，
  
  纸质出版：2026-05-10
- 稿件说明：
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李超庆, 孙家璇, 刘笑宇, 等. 8字形盘密封螺旋泵吸入能力理论与数值模拟研究[J]. 西安交通大学学报, 2026,60(5):102-110.

LI Chaoqing, SUN Jiaxuan, LIU Xiaoyu, et al. Numerical Simulation and the Oretical Study on the Suction Capacity of the 8-Shaped Disc Sealed Screw Pump[J]. Journal of Xi'an Jiaotong University, 2026, 60(5): 102-110.
李超庆, 孙家璇, 刘笑宇, 等. 8字形盘密封螺旋泵吸入能力理论与数值模拟研究[J]. 西安交通大学学报, 2026,60(5):102-110. DOI： 10.7652/xjtuxb202605010.

LI Chaoqing, SUN Jiaxuan, LIU Xiaoyu, et al. Numerical Simulation and the Oretical Study on the Suction Capacity of the 8-Shaped Disc Sealed Screw Pump[J]. Journal of Xi'an Jiaotong University, 2026, 60(5): 102-110. DOI： 10.7652/xjtuxb202605010.

摘要

作为海面溢油回收处理的优选泵送装置的8字形盘密封螺旋泵吸入能力无法准确表征，严重限制了其推广应用，结合数值模拟与理论计算，针对8字形盘密封螺旋泵吸入特性展开研究。运用ANSYS CFX浸入实体法构建了8字形盘密封螺旋泵增压流动过程的数值计算模型。分析了螺旋泵的增压流动机理，耦合啮合副结构特征和空间啮合原理，构建8字形盘密封螺旋泵吸入能力理论计算模型，准确求解其吸入能力，探究了各工况和运行参数对吸入能力的影响规律，并与传统的圆盘密封螺旋泵进行了对比。研究结果表明：8字形盘密封螺旋泵的吸入能力最小值为2.484（吸入能力大于1即满足吸入需求），最大值为3.482，且在吸入能力最小时，吸入介质的密度最大可达6000 kg·m

-3

，螺杆转速最大可达1550 r·min

-1

，与传统的圆盘密封螺旋泵相比，吸入介质的密度提高了69.5%，螺杆最高转速提高了34.8%。该研究结果可为8字形盘密封螺旋泵的设计优化与产业化应用提供参考。

Abstract

The suction capacity of the 8-shaped disc sealed screw pump

which serves a preferred pumping device for offshore oil spill recovery and treatment

cannot be accurately characterized

severely limiting its widespread application. By combining numerical simulation and theoretical calculation

the suction characteristics of the figure-eight disk seal screw pump were studied. A numerical simulation model for the pressurization flow process of the 8-shaped disc sealed screw pump was constructed using the ANSYS CFX immersed solid method to analyze its pressurization flow mechanism and suction characteristics. On this basis

by coupling the structural features of the meshing pair and the principles of spatial meshing

a theoretical calculation model for the suction capacity of t

he 8-shaped disc sealed screw pump was established to accurately determine its suction capacity. The influence of various operating conditions and parameters on suction capacity was investigated

and a comparison was made with traditional circular disk seal screw pumps. The results show that the suction capacity of the 8-shaped disc sealed screw pump ranges from a minimum of 2.484 (suction capacity greater than 1 meets suction requirements) to a maximum of 3.482. At the minimum suction capacity

the maximum density of the suction medium can reach 6000 kg·m

-3

and the maximum screw speed can reach 1550 r·min

-1

. Compared to traditional circular disk seal screw pumps

the density of the suction medium is increased by 69.5%

and the maximum screw speed is increased by 34.8%. The findings of this study provide a reference for the design optimization and industrial application of 8-shaped disc sealed screw pumps.

关键词

Keywords

references

ZHOU Yumiao，WANG Ying，YAO Shudi，et al.Driving mechanisms for the adaptation and degradation of petroleum hydrocarbons by native microbiota from seas prone to oil spills [J].Journal of Hazardous Materials，2024，476：135060.

YU Fangjie，LI Jiaojiao，CUI Songxue，et al.A hindcast method to simulate oil spill trajectories for the Bohai Sea，Northeast China [J].Ocean Engineering，2016，124：363-370.

WANG Lifeng，LU Yingcheng，WANG Mingxiu，et al.Mapping of oil spills in China Seas using optical satellite data and deep learning [J].Journal of Hazardous Materials，2024，480：135809.

WAN Yong，CHEN Xiaoying，PENG Liyan，et al.Study on the variation patterns of sea surface oil spill characteristics based on GNSS-R under different wind speeds [J]. Marine Pollution Bulletin，2024，208：117005.

盛胜.螺杆泵采油工艺及其配套技术的研究与应用[J].化学工程与装备，2016（1）：76-77.

SHENG Sheng.Research and application of screw pump oil production process and its supporting technology[J].Chemical Engineering & Equipment，2016（1）：76-77.

刘增辉，谈金祝，刘欣，等.接触力和转速对螺杆泵定子材料摩擦磨损性能影响研究[J].流体机械，2019，47（9）：1-6.

LIU Zenghui，TAN Jinzhu，LIU Xin，et al.Study on effects of contact force and rotational speed on friction and wear properties of screw pump stator material[J]. Fluid Machinery，2019，47（9）：1-6.

杨超.螺杆泵与离心泵及其他容积泵的优势比较[J].内江科技，2014，35（6）：78-78.

YANG Chao.Comparison of advantages of progressive cavity pumps with centrifugal pumps and other positive displacement pumps[J].Nei Jiang Science & Technology，2014，35（6）：78-78.

BJÖRNBERG N. A screw pump： EP82901034 [P]. 1983-08-31.

JOHANSSON A. Screw pump： AU7565191 [P]. 1991-10-21.

王增丽，史后威，王书宇，等.一种大流量流体介质输送用8字形密封啮合副螺杆泵：CN202010709672.5 [P]. 2022-02-18.

史后威，王增丽，王宗明，等.8字形盘密封螺旋泵啮合特性分析[J].西安交通大学学报，2021，55（9）：161-167.

SHI Houwei，WANG Zengli，WANG Zongming，et al.Analysis of meshing characteristics of 8-shaped disc seal screw pump[J].Journal of Xi'an Jiaotong University，2021，55（9）：161-167.

王增丽，孙家璇，李守钦，等.“8”字形盘密封螺旋泵排液特性[J].中国石油大学学报（自然科学版），2024，48（5）：168-175.

WANG Zengli，SUN Jiaxuan，LI Shouqin，et al.Discharge characteristics of “8”-shaped disc seal screw pump[J].Journal of China University of Petroleum（Edition of Natural Science），2024，48（5）：168-175.

DIRK S，KNUT K，ANDREAS B.Operating performance of screw vacuum pumps [J].Vakuum in Forschung und Praxis，2008，20：19-25.

DI GIOVINE G，DI BARTOLOMEO M，CIPOL-LONE R.On the indicated efficiency of a high-speed triple-screw pump for internal combustion engine cooling [J].Energy，2025，324：135915.

HUCK C，BRÜMMER A，SACHS R.Thermodynamical operation behaviour of screw vacuum pumps with cycloid-and quimby-toothed rotors [C]//9th International Conference on Screw Machines.Düsseldorf，Germany：VDI Verlag Gmb H，2014：331-346.

LI Dantong，HE Zhilong，WANG Chuang，et al.Design methodology and performance analysis of conical rotors for dry screw vacuum pumps [J].Vacuum，2021，185：110025.

ZHANG Li，LIU Yang，ZHANG Yongju，et al.Geometric design and performance analysis of conical-rotor screw vacuum pump with adjustable flow field clearances [J].Vacuum，2023，214：112201.

LI Jinyue，LI Yibin，LIAN Jiadi，et al.Experimental study on transient self-priming process of rotary lobe pump [J].Flow Measurement and Instrumentation，2025，102：102803.

郑磊，吴晓东，徐军，等.热采高温井全金属螺杆泵举升技术及其适应性[J].科学技术与工程，2018，18（21）：206-211.

ZHENG Lei，WU Xiaodong，XU Jun，et al.Artificial lift technique of all metal progressing cavity pump used in thermal production wells and its adaptability[J]. Science Technology and Engineering，2018，18（21）：206-211.

张元勋，刘应波.基于圆柱绕流的容积式机械吸入能力优化设计方法研究[J].应用力学学报，2021，38（5）：1884-1889.

ZHANG Yuanxun，LIU Yingbo.Research on the optimization design method of suction capacity of volume machinery based on the theory of flow around a cylinder[J]. Chinese Journal of Applied Mechanics，2021，38（5）：1884-1889.

姜东.基于能量守恒的螺杆泵动态充满程度计算模型及应用[J].科学技术与工程，2019，19（4）：105-109.

JIANG Dong.Calculation model and application of dynamic full level of progressive cavity pump based on energy conservation[J].Science Technology and Engineering，2019，19（4）：105-109.

邱必兰，聂锴，赵小维，等.螺杆泵与水力喷射泵在水平井排液求产中的适应性分析[J].石油矿场机械，2016，45（12）：55-59.

QIU Bilan，NIE Kai，ZHAO Xiaowei，et al.Technology research and application of hydraulic jet pump lift testing in sidetrack horizontal well[J]. Oil Field Equipment，2016，45（12）：55-59.

张惟斌，张慧宇，江启峰，等.基于浸入实体法的双螺旋泵吸入室流动特性研究[J].热能动力工程，2020，35（4）：187-193.

ZHANG Weibin，ZHANG Huiyu，JIANG Qifeng，et al.Research of suction chamber flow characteristics of double helix pump based on immersed entity method[J]. Journal of Engineering for Thermal Energy and Power，2020，35（4）：187-193.

袁帅，刘小兵，张惟斌，等.基于浸入实体法的矩形双螺杆泵流动特性数值模拟[J].热能动力工程，2018，33（8）：50-55.

YUAN Shuai，LIU Xiaobing，ZHANG Weibin，et al. Numerical simulation of flow characteristics of rectangular twin screw pump based on immersed entity method[J]. Journal of Engineering for Thermal Energy and Power，2018，33（8）：50-55.

姜海涛.某核电站密封油系统三螺杆泵汽蚀的原因分析和处理[J].现代机械，2022（2）：73-77.

JIANG Haitao.Cause analysis and treatment of cavitation of the three-screw pump in the sealing oil system of a nuclear power plant[J].Modern Machinery，2022（2）：73-77.

汪怡然，俞晓东，常钰桐，等.全金属单螺杆泵瞬态漏失特性分析[J].华中科技大学学报（自然科学版），2022，50（3）：138-142.

WANG Yiran，YU Xiaodong，CHANG Yutong，et al.Analysis of transient leakage characteristic on allmetal single screw pumps[J].Journal of Huazhong University of Science and Technology（Natural Science Edition），2022，50（3）：138-142.

王增丽，孙家璇，李守钦，等.“8 ”字形盘密封螺旋泵排液特性[J].中国石油大学学报（自然科学版），2024，48（5）：168-175.

WANG Zengli，WANG Hao，WANG Zongming，et al. Study on the suction capacity of disc-seal single screw pump used in energy recovery systems [J].International Journal of Refrigeration，2020，112：333-340.

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