固液搅拌槽内轴向流动特性的实验研究

在直径为300 mm的平底圆筒搅拌槽内,对固相体积分数为0.05%的固液两相体系轴向流动特性进行研究。采用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)对ZHX搅拌器进行流场测试,详细分析了挡板前和挡板中部的流场速度以及滑移速度的分布情况。     

大位移水平井井眼净化旋转因素数值模拟

应用CFD(计算流体力学)方法对钻井环空液固两相流动进行数值模拟,得到钻柱旋转情况下环空液固两相流流场流动特性:类螺旋运动是环空内液固两相主要运动方式,固相非对称分布在环空内;得到水平井段液、固相速度及体积分数分布;水平井段钻柱有旋转时环空高浓度(80%)固相环空占有面积率比钻柱无旋转时低近2/3;得到主要参数在钻柱旋转情况下对环空固相运移影响规律;钻柱转速在80~120r/min范围内时岩屑床高度变化较敏感;钻柱旋转对环空固液两相流动起扰动效应,可以很大程度上降低环空内固相含量,从而改善环空井眼净化效果。     

煤矿大口径钻井环空固液两相流模拟研究

通过Fluent软件对大口径钻井环空泥浆、岩屑两相流动特性进行模拟研究,结果显示环空内液固两相流动特征在径向上呈对称分布,岩屑的体积分数在轴向上有增减变化,与环空压降和泥浆流速正相关。     

超短半径水平井钻头喷嘴多相流规律分析

为了解决高压射流钻进超短半径水平井技术中钻孔直径与钻孔深度间的矛盾问题,在考虑液固两相相间作用力的基础上,采用连续介质假设,依据液固两相双流体模型,对超短半径水平井钻头喷嘴内液固多相射流进行了模拟研究,并将结果同单相射流进行了对比。对比结果显示：单相与多相两种情况下液相轴线速度分布趋势基本相同,喷嘴轴线上湍流强度发展趋势一致;但当流动进入喷嘴直柱段并逐渐向出口运动时,单相射流液相轴线速度要低于多相情况下液相轴线速度,单相射流的湍流强度要高于多相射流条件下湍流强度;在喷嘴出口截面上,越靠近轴心液相速度越接近;反之,越靠近壁面液相速度差别越大,并且固相颗粒在喷嘴内壁附近存在速度超前滑移现象。     

液氮防灭火工程中管道输送压降的计算方法

结合煤矿液氮防灭火工程实际,在对液氮输送管道传热分析的基础上,介绍并比较了用均相模型和Lockhart-Martinelli关联式计算气液两相氮管道输送压降的方法,同时分析了管壁粗糙度、管道出口处气液两相氮干度、管径、质量流速对传输压降的影响。结果表明对于干度较小情况下的两相氮适合用均相模型计算,除环状流外,Lockhart-Martinelli关联式能较好地拟合气液两相氮的压降情况;管道壁面粗糙度对管道压降影响较大,且管径越小,壁面粗糙度对压降的影响越大;压降随管道出口两相氮干度的增加先增大后减小,可以在管壁外包裹绝热材料来减小出口干度,从而减小输送压降。     

超疏水表面流动速度滑移的PIV实验研究

针对超疏水表面功能材料在流动减阻方面的潜在应用,采用粒子图像速度场测试技术(PIV),在低速循环水槽中对亲水表面、超疏水表面和天然荷叶表面近壁处的速度分布进行了测量。实验研究发现,相对于亲水表面,超疏水表面与荷叶表面2种表面近壁面处存在低涡量区,超疏水表面以及荷叶表面近壁面处都发生了明显的速度滑移,而亲水表面则没有,并根据实验结果计算得到了滑移速度和滑移长度。     

竖管内R113降膜流动特性的结构影响研究

为了开发适用于有机工质余热发电降膜蒸发装置,采用FLUENT对氟利昂(R113)竖直管内气液两相逆流降膜进行数值模拟,分析了管长、管径和布膜间隙对降膜流动的影响。研究结果表明:在一定喷淋密度下,不同管长、管径和布膜环形间隙时液膜稳定段厚度相等;同时,管径越小,液膜流动越稳定,当小于某个值时,膜厚沿壁面均匀分布,存在最佳降膜管径;液膜波动随着管长增大而增强,管长大于1.2 m后液膜下段出现飞溅而无法湿润壁面;环形间隙越小,液膜波动越强,减小到1.2mm之后R113无法完整成膜。     

厢式压滤机过滤过程数值模拟与仿真

为便于研究压滤机滤室内料浆的流动形态和规律并以此来提高过滤效率,建立滤室三维几何模型。应用计算流体力学(CFD)方法对中心进料厢式压滤机过滤过程进行数值模拟。通过流体仿真软件Fluent得到滤室内流体的固相体积分数增长规律、速度云图、速度矢量图、滤饼形成规律和滤室内压强分布云图。分析各入口速度下滤室内不同粒径的固相的体积分数增长规律,并结合不同入口速度下滤室内的压强大小,选定了在较高过滤效率下合适的入口速度。通过对速度云图、速度矢量图的分析,得出了流体在滤室内的流动状态和对过滤效率的影响。通过对滤饼的形成及发展规律的分析,为压滤机过滤效率的提高并更好地指导实际工作提供参考。     

新型射流气泡发生器的设计与数值模拟

为了提高微细粒矿物的矿化效果，设计了一种含有振荡腔的新型气泡发生器，并将引入气液两相流可以在较低音速下流速实现超音速流动的理念。通过理论计算得出：在工作压强为0.1 MPa,气液体积比为1∶1的条件下，气液两相流混合体达到超音速流动的临界流速为20 m/s。运用Fluent软件对新型气泡发生器进行气液两相流数值模拟，得到了其内部流体的速度和体积分布规律。模拟结果显示，液相最高速度为20.7 m/s,气相最高速度为24.2 m/s,但是只有在气含率达到50%左右时，才能在扩散管末端产生激波振荡现象。这说明气液两相流超音速流动不仅和速度有关，也和两者之间的比例有关。超音速流动的过程中会伴有激波的产生，可以形成能量较高的湍流，使气相和液相充分混合，提高矿化效果。     

垂直提升管道中粗颗粒滑移速度试验研究

为了研究粗颗粒在深海采矿管道系统中的滑移速度, 采用粒子图像测速法对粒径为10 mm, 30 mm, 50 mm的锰结核、富钴结壳、多金属硫化物和模拟结核颗粒在垂直提升管道中的滑移速度进行了研究。试验结果表明, 粗颗粒矿石在提升管道中的滑移速度随颗粒形状系数、颗粒粒径和颗粒密度增加而增加, 随水流速度增加而减小。得到了粗颗粒矿石滑移速度计算公式, 计算结果与试验实测数据吻合较好, 对提升管道水力输送系统机理研究有一定参考价值。