油气润滑系统中环状流流过突扩管时的流动特性

基于Fluent软件分析了油气润滑工况下环状流流过突扩管时的压力和油膜变化特点。结果表明,油气环状流流过突扩管时压力和油膜会发生突变,且突变的位置不会受到入口气速的影响,但是其变化的强度与入口气速的大小呈正比;油气环状流的液膜在管路突扩前分布的部分分布较为均匀,而在管路突扩后的分布受到气速和管径的影响较大,较大的气速和突扩管径会使环状液膜分散的程度增大。     

油气润滑系统水平管路中环状流油膜扰动波特性

定义油气润滑系统水平管环状流的气液折算速度,通过仿真提取油气润滑系统水平管中不同气液折算速度下不同位置瞬态油膜厚度随时间的变化值,运用时频分析方法研究环状流油膜扰动波信号的自相关函数、互相关函数以及功率谱密度函数,分析油气润滑系统中气液环状流油膜扰动波特性。结果表明,不同气液折算速度下油气润滑系统环状流油膜扰动波信号的自相关、互相关函数与功率谱密度函数具有不同的特征;液相折算速度不变时,随着气相速度增大,扰动波的平均波速和波长增大,平均频率减小,低频区环状流液膜扰动波携带的能量减少;气相折算速度不变时,随着液相速度增大,扰动波的平均波速和波长及平均频率均减小,扰动波携带的能量主要集中在低频区,且在低频区能量波动显著。     

油气润滑管道中两相流流动的康达效应分析

利用FLUENT计算流体力学软件,采用康达效应的数学模型,在入口为油气环状流条件下,对气液两相流中自由空间和有限空间内液相的附壁现象进行了数值模拟,通过对比康达效应模型中不同半径的弯曲壁面及不同距离导流板的内部流场与附壁特性,得出了康达效应在油气两相流中的作用机理。结果表明,油气两相流在自由空间的液相附壁时,液相附壁的分离角在40°~60°之间,自由空间的弯曲壁面不利于液相的附壁,而有限空间正好与之相反,证明了气相良好的分配及导流对液相的分配有很好的促进作用,而且附壁面上形成的压力梯度更有利于液相的附壁。     

油气润滑气液两相环状流流动特性分析

建立油气润滑气液两相环状流的数学模型,通过Fluent仿真,研究水平管内环状流的形成机制以及油气流速对其影响趋势。结果表明:气液两相流型随气相速度的变化,从分层流向环状流和雾状流转变,其中分层流向环状流的转变是附壁效应和气相涡旋流动的结果,环状流向雾状流的转变是气相撕裂油相形成细小油滴,并均匀混合的结果;在一定范围内最短进口长度和气速成正比关系。     

油气润滑系统中环状流流动均匀性研究

引入孙立成提出的齐斯霍姆常数c的计算式,利用齐斯霍姆两相流压降计算方法得到了油气润滑工况下的水平管内油气环状流压降沿管路轴向分布的整体趋势;并利用Fluent仿真平台得到了油气环状流在不同工况下的压降和液膜沿管路轴向分布的均匀特性。研究结果表明,压力降和液膜厚度的仿真结果与理论计算值有一定吻合度;随着气相速度的增大,压力降和液膜厚度的波动性越来越大,该结果为油气润滑运输中油液的预测及控制提供了依据。     

喷嘴结构对油气润滑环状流特性的影响

油气润滑供油连续性与稳定性实际表现为输油管内部环状流的油膜连续性及油液波动程度的变化,为了研究喷嘴结构对油气润滑输油管内环状流特性的影响,基于气液两相流基本理论,利用流体力学计算软件FLUENT中VOF模型对高速滚动轴承油气润滑输油管中的油气分布状态及速度变化进行数值仿真。研究喷嘴结构参数对输油管中油气环状流特性的影响,得到了喷嘴结构参数对油气润滑环状流特性的影响关系。结果表明:影响油气润滑系统环状流特性的主要因素是喷嘴的入口和出口直径,两者越接近,对环状流特性影响越小;喷嘴突缩角对油气环状流特性的影响较小;通过研究喷嘴结构与油气环状流的影响关系,为喷嘴结构优化设计及油气润滑输油管内部流场的分析提供了理论基础与依据。     

油气润滑系统水平管路中环状流的形成过程及特性研究

基于两相流基本理论,采用Fluent建立油气润滑系统水平管路中油气两相流的模型,并分析形成环状流的条件。在此基础上,提出新的供油方式,即在润滑油区域有一微小间隙,使压缩空气可直接穿过润滑油中间的空隙;分析新供油方式下形成环状流的条件。结果表明,新的供油方式下油气形成环状流的效率高,环状流液膜均匀性好;在相同供油量情况下,新供油方式形成环状流需要的入口气相速度低,且气速增大时一般不会形成夹带液滴,能够实现较好的环状流流型。     

浓相气力输送水平渐扩管流动分析

在输送压力可达0.3MPa的高浓度流态化气力输送试验台上,以压缩空气作为输送动力,脱硫石膏粉体作为输送介质,在水平渐扩管中进行两相流试验。分别从输送能力,固体速度,压降变化等方面进行流动分析和探讨。通过试验研究,得到系统输送能力和固体速度的变化规律以及固气比、渐扩管管径比和扩散角对渐扩管压降的影响规律。在基于大量试验数据的基础上,采用量纲分析和多元线性回归分析等方法得到渐扩管阻力特性方程,误差分析表明该拟合公式具有较高的准确性。     

油气润滑管道环状流形成及影响因素研究

建立了油气润滑系统中内径为6 mm的水平管模型,利用FLUENT仿真软件对管内油气两相环状流进行了数值模拟,研究分析了油液速度、气体速度对环状流质量的影响。结果表明,气体速度是影响环状流质量的主要因素,在油量一定时气体速度为60 m/s~80 m/s时形成的环状流品质较好。     

不同喷口扩张比下离心喷嘴雾化特性研究

为研究喷口扩张比对航空发动机离心喷嘴雾化特性的影响,对多种结构离心喷嘴开展试验研究。用工业相机捕捉油雾场形态;用多普勒激光粒度仪测量喷嘴出口液膜速度、雾化粒径;结合数值模拟得到的液膜流动情况,对雾化性能进行详细分析。研究结果表明：随着喷口扩张比的增加,雾化锥角增大,雾化粒径减小,液膜轴向速度减小;当扩张比一定时,不同压差下雾化锥角基本一致;喷嘴下游存在三个流动区域,分别为燃油射流区、射流内侧空气区及射流外侧空气区,射流内侧形成对称的空气涡;在扩张段处液膜与壁面之间会形成分离区,当扩张比较大时,液膜可绕过分离区重新靠近壁面,且扩张比越大,液膜与壁面贴合程度越高。     

油气润滑环状流在突缩管内的流动特性研究

基于Fluent仿真软件,并定义了一种突缩系数,对不同气速和不同突缩系数下的油气润滑中油气两相环状流流经突缩管的流动过程进行仿真.通过仿真计算得到了突缩管内的油膜分布图,压降曲线以及速度分布图.     

混合体锥度对油气混合器性能的影响

根据一种新的油气混合原理,在混合腔体中加入一个锥形体,设计了一种新型油气混合器,并利用FLUENT对三种不同混合体锥度的油气混合器内流场进行了仿真分析。仿真实验结果显示：锥体锥度对油气两相环状流的形成和周向分布均匀性有一定影响;选择合理的锥度有利于提高混合器性能。     

Prediction of pressure drop in Venturi based on drift-flux model and boundary layer theory

Venturi, as the primary flow measurement sensor, is widely used in various industrial fields of oil and natural gas. Pressure drop of the Venturi is a crucial factor in the process design of exploitation and transportation of natural gas. Based on the drift-flux model and boundary layer theory, a pressure drop prediction model is established. Except for divergent section, a uniform void fraction model is established basing on drift-flux model. The thickness of boundary layer grows rapidly due to the existence of adverse pressure gradient in the divergent section, which results in an increase of the irrecoverable pressure drop. Considering the influence of slip between gas and liquid, weight coefficient is used to adjust the proportion of displacement thickness in the cross section of the Venturi. Compared to experiment, the theoretical model is applied to stratified wavy flow and annular mist flow. For different diameter, the relative deviations of experiment points are within ±15%.     

Two-dimensional two-fluid model for air-oil wavy flow in horizontal tube

This study concerns the development of a two-dimensional two-fluid model for wavy flows in horizontal tubes. To deal with the curved walls of the liquid and gas phases and the gas-liquid interface simultaneously, the bipolar coordinate system was used. Experiments on air-oil mixture flow in horizontal tubes with diameters of 20 and 40 mm were conducted to observe wavy flow patterns accompanying the two-dimensional (2D) and Kelvin-Helmholtz (KH) waves and to measure the pressure gradient under different flow conditions. Two different previous correlations for the interfacial friction factor were employed in the model for predicting the wavy flows with 2D and KH waves. Predictions of the model of the liquid film height, the average values of wall shear stresses of each phase, and the average interfacial shear stress were compared for different diameters and different superficial gas and liquid Reynolds numbers. Also presented are detailed predictions of the model for four different flow conditions, including the local values of interfacial shear stress, wall shear stress of the liquid phase, interfacial friction factor, liquid film height, and two-dimensional velocity distribution in the liquid phase at the cross-section of the tube.

     

静止式气波制冷机流场的数值模拟

采用二维非结构化网格建立计算模型，计算了静止式气波制冷机的二维流场。验证了Coanda效应，得到了射流附壁切换的全过程；同时计算得到了静止式气波制冷机内部流场的速度、压力分布，捕捉到了射流“卷吸”和充排气的掺混现象。根据计算结果，对静止式气波制冷机的性能进行了分析，从而对静止式气波制冷机结构的改进与性能的提高提供了确实的物理信息。     

基于ECT对油气润滑中油膜厚度的研究

油膜厚度是评价油气两相环状流的重要指标.论文利用ECT电容层析成像传感器,在油气润滑实验台上,研究了不同单次供油量下水平输油管内的油气两相流油膜厚度变化规律.实验结果表明：随着供油量的逐渐增大,油膜厚度经历了从极薄且不稳定,到油膜较厚相对稳定,到油量沉积、流型变化的过程;在供油量较小的时候,油膜在弯曲管路容易断裂,当供油量较大时,油膜容易在弯曲管路发生堆积.     

Measurement of high-water-content oil-water two-phase flow by electromagnetic flowmeter and differential pressure based on phase-isolation

When the oil field has been exploited by long-term water-flooding, it will be in high water-content stage of production. However, it is a great challenge for high-water-content measurement due to oil droplets extremely dispersed in the water. In this paper, we developed a phase-isolation based method for high-water-content oil-water two-phase flow measurement. Phase-isolation was realized by axial-flow swirler to concentrate scattered and random oil droplets into the pipe center and change the inlet flow pattern into a particular annular flow before measuring. Owing to the axisymmetric velocity and phase distribution, the electromagnetic flow meter avoided the effect of random distribution of insulating phase, and then had a good measurement performance for total volume flow rate. Furthermore, we respectively studied using axial pressure drop, radial pressure drop and the ratio of the two pressure drops to measure water content. The results showed that the ratio of the two pressure drops not only improves the resolution of oil and water, but also effectively reduces the impact of error transfer. In the dual-parameter measurement experiment, the relative errors of total volume flow rate and water content were almost within ±5%.