重力式气液分离器结构优化及分离性能数值模拟

针对石油开采过程中的高含气问题,油田通常采用重力式气液分离器将气相从气液两相流中分离出去,减少进入抽油泵流体的含气量,提高采油效率。通过运用CFD数值模拟方法对重力式气液分离器进行数值模拟,分析了重力式气液分离器工作原理,计算了重力式气液分离器结构参数对分离效果的影响,结果表明:重力式气液分离器外管内径、中心管外径是影响分离效果最主要的参数,外管内径越大、中心管外径越小分离效果越好。此研究成果可为设计和制造重力式气液分离器提供理论支持。     

钻井液重力式气液分离器的分离机理

文中应用多流体的概念,从多相流最一般的描述方法出发,对重力式气液分离器内的气侵钻井液进行合理简化。在此基础上,从微观角度对重力分离器内部混合液中的小气泡的运动机理进行探讨、研究,为重力式分离器性能预测分析、结构形式优化提供有效、简便的参考依据。     

一种新型离心式气液分离器分离性能的数值模拟与试验研究

为了研究该分离器的分离性能,通过搭建气液两级分离实验台架进行实验测量,同时应用计算流体力学(CFD)方法对分离器内的气液两相流动进行数值模拟.重点研究了流量、气液比、介质粘度、密度、气泡直径及转鼓转速等六个变量对离心式气液分离器分离效率的影响.通过比较数值计算与实验测定结果,验证了数值模拟方法的可行性.分析结果表明,预测的分离效率变化趋势与实测结果在总体上是一致的, CFD可作为离心式气液分离器设计的有效工具.     

基于Flow Simulation的油气分离器流场分析及优化设计

用数值模拟的方法研究喷油螺杆压缩机油气分离器部件内的流场,对气液两相流场采用离散相模型计算。通过对油气分离器建立多个单一变量模型并设定相应边界条件,对计算结果分析发现,除合理设定内筒内外截面面积比外,油气分离器入口截面形状及出气口相对位置对提高分离效果也具有积极作用,据此提出优化设计方案和为认识油气分离器内部流场提供参考。     

结构与操作参数对油水重力分离器性能的影响

在全面测定油水重力分离器内分散相油滴浓度的基础上,改变其结构参数和操作参数,对影响油水两相浓度分布的主要因素进行了对比试验.结果表明,在一定范围内,减小油水重力分离器的板长和板间距、增加板倾角、减小入口流量以及增加入口含油浓度均可使油水分离效果在一定程度上提高;在一定的范围内适当增加水相的沉降时间,可以改善油水混合物在重力沉降区域的层流状态;而在达到一定的沉降时间之后,样品中的含油量已趋于恒定,不能仅仅依赖于增大沉降时间来提高分离效果.     

油气计量分离器的内流场CFD模拟

简要介绍了旋流式油气计量分离器.用计算流体力学CFD数值方法,并采用RSM模型对油气计量分离器的流场进行了数值模拟.模拟结果表明旋流器流场呈Rankine涡的特点,且与实验结果吻合较好,说明该湍流模型和算法是可行的.另外还对油-气两相流场进行了研究,初步揭示了气-液两相分离的现象,这都为进一步研究旋流器特性参数对分离效率的影响和旋流器的结构优化提供了参考.     

导叶式气液旋流分离器试验研究

根据气井井下工况特点设计了一种直径为50mm的新型导叶式气液旋流分离器，并进行了模拟分离试验。试验中重点分析了导叶式气液旋流分离器的叶道出口角度、锥体角度、叶道出口速度以及人口含液浓度对其分离性能的影响规律。     

污水除油旋流器内流场的CFD模拟

简要地介绍了液-液旋流分离器的工作原理、优点和应用.对旋流器进行几何建模,并对模型进行网格划分和定义边界条件.用计算流体力学CFD数值方法,并采用RSM模型对污水除油旋流器的流场进行了数值模拟.对液-液两相流场进行了研究,得出分离器内部的速度场、压力场、粒子轨迹分布和各相体积分数分布图.初步揭示了液-液两相分离的现象....     

NC-TP叶片式分离元件对气液分离性能的影响

针对恶劣工况下气液分离过程中易出现的堵塞、液沫夹带等问题,开发新型的NC-TP型分离叶片,采用数值模拟方法对改进叶片进行数值模拟,研究主体流速、液滴粒径对NC-TP叶片的分离性能的影响,并与未加开槽的TP叶片分离性能进行了对比。结果表明,采用NC-TP叶片结构,增加了液滴碰撞机会;加速促进小液滴聚结成大液滴,并将液体引流至集液区,可提高分离效率。NC-TP分离元件的最高分离效率与TP叶片分离元件相比略有提高,在最差工况下的效率可提高8%,确保了设备的操作空间,更适应于变工况条件。新型NC-TP型分离叶片经项目实际应用,满足现场分离效率和压降要求,且解决了现场分离性能不达标,致使分离器后的过滤设备滤芯频繁更换的问题,改造后,分离器现场运行安全稳定,性能可靠。     

基于CFD的离心式油气分离器分离效率研究

针对喷油螺杆压缩机的油气分离器,采用Fluent软件对气液两相流场进行了数值模拟。先用RNGk-ε模型计算连续相的压缩空气,得到分离器内旋转流场的速度分布特征,再用DPM模型加入离散相的液态油滴计算,追踪离散相的运动轨迹。依据两相流场数值模拟的结果,计算得到油气分离器的分离效率,并研究了影响油气分离器分离效率的因素,为油气分离器的优化设计提供了理论依据。     

微通道中液氮的流动沸腾——两相流动压降分析

对液氮在直径为0.531 mm,加热长度为250mm的圆管中的流动沸腾压降和传热特性进行研究.作为第一部分,主要对微通道中液氮的两相流动压降进行试验研究与分析.结果表明:在核态沸腾起始时,质量流量迅速降低,而压降突然增大,并伴随着明显的温度滞后,幅度约为4.0～5.0 K.由于压降很大,在微通道内液氮的两相流动中会出现闪蒸,从而对质量干度产生重要影响.最后,利用均相模型和三个两相流动模型(L-M模型,Chisholm B系数模型和Friedel模型)对微通道沿程压降进行分析和比较.不同于常规通道的是,均相模型可以很好地预测压降试验结果,而三个两相流动模型的预测偏差较大,这是由于在微小通道中的高速流动情况下,汽相和液相混合比较均匀;同时液氮的液汽密度比很小,这也有利于均相模型的预测.     

硬路面干沙层对车辆附着性能的影响

沙尘暴发生时,沙漠公路的硬性路面往往会被沙层覆盖,导致轮胎表面不能与水泥或沥青表面相接触,使轮式车辆的附着系数由橡胶与路面的滑动磨擦系数,变为由轮胎、沙层、路面三者间相互作用形成的附着系数.笔者通过理论分析,得出了车辆在沙漠公路路面上行驶时驱动力与滑转率之间的关系.分析表明:只要存在干沙覆盖层,就存在轮胎相对于路面的滑转率,滑转率的增大进而影响到车辆驱动力的发挥.并提出了解决此问题的方法.     

离心力场下铸造充型行为数值模拟

建立了离心力场下铸造充型流动的数学模型,采用VC++语言自行编制了离心力场铸造充型及凝固传热的计算机模拟软件。通过模拟旋转圆柱容器中的液体从重力静止水平自由表面状态过渡到离心抛物面自由表面的动态变化过程,并与理论解析曲线对比,以及钛合金薄壁件离心浇注充型状态与试验结果的对比,检验了所建立的理论模型及计算程序的正确性。通过对钛合金薄壁铸件在重力场与离心力场浇注工艺条件下合金熔体充型行为数值模拟结果的对比表明,在一定转速条件下,金属液的离心浇注比重力浇注具有强得多的薄壁充型能力。     

长距离管道有压自流输水工程末端阀门的选择

为防止发生水锤事故,长距离管道有压自流输水系统末端设置的控制阀门关阀时间一定要充分,关阀时间由仿真数值计算确定。给出的末端阀作为边界条件的数学模型适用于蝶阀、活塞阀等诸多阀型。长距离管道自流输水系统的末端阀推荐采用活塞阀,末端阀为活塞阀的自流输水系统推荐的关阀方式是线性关阀。     

涡轮流量传感器在旋转来流中的特性研究

本文对涡轮流量传感器在旋转来流中的特性进行了理论和实验研究。利用涡轮流量传感器的数学模型,给出了涡轮转速、仪表常数与来流旋转角之间的理论关系式。计算了来流旋转强度及上游直管段长度变化时,仪表常数的变化情况。设计了能获得不同来流旋转强度的旋转发生器,并获得了大量的实验数据。实验结果与理论计算值在较大的流量范围内甚为吻合。     

均热板散热器的传热特性实验研究

为了研究通信设备不同应用场景中散热器传热性能，设计了内嵌均热板散热器、复合芯均热板散热器和金属丝网吸热芯均热板散热器３种不同类型的散热器，针对不同风速、不同放置方向（重力因素）对３种均热板散热器的传热性能进行了实验研究。实验结果表明，在不考虑重力因素的情况下，复合芯均热板散热器具有较好的传热性能，而放置方向（重力因素）对复合芯均热板散热器和单一粉末烧结吸热芯均热板散热器的传热性能影响较大，在散热器设计选型时需要重点考虑均热板散热器的实际应用场景。     

再循环重力供液制冷系统换热性能可视化研究

建立了再循环重力供液制冷系统可视化试验台,在不同工况下对制冷系统进行实验研究,观察玻璃蒸发管内制冷剂的沸腾换热流动状态,研究分析重力供液蒸发器的传热特性。试验表明:再循环重力供液蒸发器内,制冷剂的沸腾换热出现了气泡流、气塞流、气弹流、分层流、波状分层流等流型。通过编程计算得到,经过修正的J.Chawla关联式和Kandlikar关系式分别在低温及高温工况下对沸腾换热系数有较好的预测,计算结果与试验值的偏差均在12.5%以内,采用两种关联式相结合的方法能较好地对重力供液蒸发器管内沸腾换热进行预测。     

重力引起的3自由度气浮台各类不平衡力矩关系及影响

为了提高3自由度气浮台的仿真精度,减小重力引起不平衡力矩的影响,提出气浮台弹性不平衡力矩的计算及补偿方法。建立气浮台重力引起的静态、弹性、重力梯度和总不平衡力矩的计算模型,分析重力引起的各类不平衡力矩关系及影响。通过对比发现气浮台质心位置相对回转中心较远时,静态不平衡力矩起主要作用。随着质心位置接近回转中心,弹性不平衡力矩逐渐成为影响气浮台平衡的主要因素,此时质心位置与回转中心距离的减小已不起作用,说明弹性不平衡力矩是制约气浮台精度提高的主要因素。提出静态不平衡力矩与弹性不平衡力矩相互补偿的原理,给出自动调平衡系统补偿算法。试验结果表明采用补偿方法是减小气浮台不平衡力矩的有效措施。     

混凝土重力坝抗震配筋的振动台模型试验

通过在坝体上下游表面的合理配筋提高混凝土坝的抗震能力对于保障坝体安全具有重要的意义。由于钢筋和混凝土之间的复杂相互作用以及大体积配筋混凝土的本构模型还不完善,针对几何比尺为1∶100的重力坝模型,采用满足弹性-重力相似率的低弹模、低强度混凝土仿真试验材料和满足配筋率相似关系的金属材料,通过分别施加人工波、丽江波和迁安波,进行了配筋与不配筋的振动台模型对比试验,根据相似比定量验证了抗震配筋的效果。试验结果表明,抗震配筋措施虽然对坝段的起裂没有明显的影响,但在大坝发生裂缝后,会限制裂缝的迅速扩展。研究结果对于高烈度地震动类似工程的抗震措施有着良好的工程参考价值。     

气体对磁流体动力学传感器影响机理的探讨

由于气体和导电流体性质上的差异,导电流体中气体的存在将对磁流体动力学(MHD)传感器的输出特性产生影响。基于电磁感应理论和两相流理论,文章推导并建立了导电流体中含气体的MHD传感器VOF模型。通过ANSYS Fluent对含气体的MHD传感器输出特性进行仿真分析,同时搭建试验平台对不同气体含量MHD传感器进行试验验证。结果表明,导电流体中的气泡在低频时容易被拉伸撕裂成小气泡并随着角振动分散,同时使得流体环流场和电场产生偏移和畸变,角振动频率越低,此现象越明显;当导电流体中不含气体时角振动频率和幅值、重力加速度及偏心等外部因素对MHD传感器的输出特性无影响;当导电流体中含有气体时,MHD传感器的输出特性畸变等随气体含量、重力加速度和偏心的增大而增大,随角振动频率和幅值的增大而减小。文章研究成果能够为MHD传感器导电流体灌装工艺控制提供指导,有助于MHD传感器精度和稳定性的提升。