单相流游动阀球的PIV图像处理结果

　　从深井磁力泵游动阀部位的流场速度矢量可以看出，游动阀球周围的流场不是对称分布的，其左边阀隙的边界层延续到近阀球顶部才脱落。这说明固定阀隙

两边的流体对阀球的作用力是不平衡的，从而使对深井磁力泵应做以下改进：

　　(1)阀球是深井磁力泵中的一个主要部件，也是易损件，它决定着磁力泵的效率及检磁力泵周期。建议对混相流深井磁力泵采用偏心球形阀球，对于流道狭小的深井磁力泵采用

滴形阀球，对含砂的抽油井用深井磁力泵则采用镶有密封胶皮的锥形阀球。

　　(2)在保证{zd0}过流面积的条件下，对于阀球罩的过流断面形状，应该尽量采用流线型，以减小过流阻力。

　　(3)在设计柱塞的结构时，应该考虑将柱塞下端的吸入口设计成流线型或喇叭口型，以降低其吸入阻力。在保证柱塞出口有{zd0}过流断面的同时，将柱塞

出口流道也设计成流线型，以降低柱塞出口处的过流阻力。

得阀球产生旋转运动。随着冲次的增加，流体流速的提高，阀球边界层更早发生脱离，而且阀球周围流场不

对称性依然存在，所以阀球的偏心更加强烈，这和试验过程中所观察到的阀球运动规律是一致的。

　　可以看出，由于流体对阀球的横向冲击力造成阀球偏离轴心，再加上其“自转”的影响，使得阀球在开启和关闭的时候都有一定的滞后时间，从而使磁力泵

的抽汲效率降低，造成磁力泵冲程损失。另外，由于阀座形状的非流线型，使得吸入阻力增大，也使阀球的滞后时间增加，并使阀球的扰动加大。这种阀球的飘

移与扰动与阀球及阀座的外形有很大的关系，为使阀球尽量接近于理想状态下的上下垂直运动，并且为了减少阀隙的过流阻力，可以改进阀罩和阀座的设计

，使阀罩限制阀球的跳动高度。在保证{zd0}过流面积的同时尽量使阀球只做上下垂直运动，并将阀罩及阀座外形设计成流线型，以此来减小过流阻力。这些

改进可以减小阀球的扰动及缩短开启和关闭的滞后时间，从而达到提高磁力泵效的目的。

　　另外，由该部位流场旋度可以看出，在游动阀吸入口柱塞底端与磁力泵筒间有很明显的两个涡旋存在。这是因为柱塞进行下冲程运动时，由于柱塞底端有一

定的面积，从而在向下运动过程中压迫其底部的液体向下流动。而此时游动阀球处于开启状态，游动阀球下端的液体被压入游动阀隙，并进入柱塞内腔，在

柱塞底端部位造成液体回流，从而形成涡旋。这两个涡旋大大增加了液体的过流阻力，同时也增加了游动阀球的扰动程度。为了xx涡旋并减小过流阻力，

可将柱塞底部截面积尽量缩小，并使其外形呈喇叭口型，从而减小过流阻力。

单相流柱塞出口处的PIV图像处理结果

　　单相流作用下柱塞顶端出口处流场速度矢量图。从图中可以看出,柱塞顶端出口处呈现以下的流场特征：柱塞内部管流呈对称流动状态，而且流线分布较

均匀。这说明柱塞内部管流稳定，大致呈层流流动状态，这一点从柱塞出口处流场旋度中可以更清楚地看到。但在柱塞出口处，由于过流截面减小以及截面

形状的变化，使得流体在柱塞出口处产生水平速度分量，尤其是在拐角处出现了涡旋,从而产生负压，增大了过流阻力。随着冲次的增加，柱塞出口拐角处的

涡旋也不断加强，出口处过流阻力也相应加大。为了减少涡旋的产生，从该部位分析可知，若柱塞出口拐角处设计成流线型或在该部位制造倒角应会{zd0}限

度地减小涡旋，从而降低该部位的过流阻力。