油气水多相流流型在线识别仪

基于油气水多相流混合物在管道内流动时的流体压力和压差信号,经特征提取和模式识别的方法实现了油气水多相流流型的在线识别。具体介绍流型识别的基本原理,仪器的硬件结构和软件的设计方法。     

气泡从浸没孔中生成与上升的数值模拟

应用改进的Level Set方法和Navier-Stokes方程，结合ALE数值算法，三维模拟了常流量下气泡在静止黏性液体中从浸没孔中生成与上升的过程。考察了气泡在两种不同的黏性液体以及在单孔和多孔条件下的生长过程。模拟结果与实验观测定性相符。数值试验表明，改进的Level Set方法改善了气泡的容积守恒性。模拟结果显示，在不同的黏性液体中单孔气泡的生成行为很不相同，在Paratherm传热流体中生成的气泡直线上升，而在水中则是盘旋上升；多孔气泡的生成不同步，气泡的尺寸及空间分布极其不均匀。     

气液两相流确定性混沌分析

采用确定性混沌理论研究了空气 水两相流压力和压差信号的重构相空间、吸引子不变量的规律。结果表明 ,气液两相流是 1个低维混沌动力学系统 ,各流型间的非线性动力学特性不同。气液两相流的吸引子不变量 ,如Hurst指数、关联维数和Kolmogorov熵等都与流型关系密切。在多数流型内参数波动具有持久性特征 ,首次发现了高气速环状流区的反持久特征。     

窄间隙矩形通道的临界热流密度解析模型

根据窄间隙矩形通道的流道结构特点,参考圆管环状流临界热流密度(CHF)预测解析模型,得到了窄间隙矩形通道内环状流CHF解析模型.该模型可以预测通道间隙不小于0.5 mm的窄间隙矩形通道内发生沸腾两相流环状流时的CHF值.计算表明,当窄间隙矩形通道的进口截面宽高比为25～85时,通道内的CHF值强化比较明显.     

地下水渗流对中深层地埋管取热性能的影响规律

中深层地热能是我国重点发展的可再生能源,中深层地下水渗流会对埋管取热性能和取热可持续性产生重要影响,但其影响规律在长时间、多周期情况下尚不明确。为此,基于自主开发的埋管与地层双向耦合传热解析模型,通过一原位试验井参数,研究了埋管在单个取热期、多取热周期情况下的性能,并通过变化率、降低程度等重要参数定量评估了地下水渗流的影响。研究结果表明：(1)单个取热期中,地下水渗流对埋管出口温度和取热功率的增幅作用在取热初始时刻很小,随着运行时间累积而增长;(2)单个取热期中,当试验井中达西速度大于3×10^-7 m/s时,含水层中的局部降低程度才低于无含水层,此时增强了局部取热可持续性;(3)多周期取热时,在各个达西速度下,取热期瞬态阶段的取热性能随运行年限的降低程度要高于取热期稳定阶段;(4)多周期取热中达西速度在4×10^-7 m/s以上时局部降低程度近似为0,此时每年取热期的取热性能维持不变。结论认为,建立的中深层地埋管与地层双向耦合传热解析模型,分析了埋管取热性能随地下水渗流速度的变化规律,为我国中深层地热能的开发利用奠定了基础。     

基于单V锥节流装置的湿气气液流量在线测量

提出采用两相质量流量系数对V锥节流装置湿气测量误差进行修正,试验研究洛克哈特-马蒂内利参数、气体密度弗鲁德数以及气液密度比对V锥节流装置两相质量流量系数的影响规律。V锥节流装置的节流比为0.55,试验介质为压缩空气和水,气液密度比为0.002 445~0.006 083,气体密度弗鲁德数为0.3~2.0,洛克哈特-马蒂内利参数为0.01~0.34。结果表明,两相流量系数随洛克哈特-马蒂内利参数增加而线性增大,同时还受气体密度弗鲁德数和气液密度比的影响。获得了两相质量流量系数与洛克哈特-马蒂内利参数、气体密度弗鲁德数和气液密度比的定量关系,建立湿气流量测量的半经验关联式。利用V锥节流装置前后锥体对湿气具有不同的差压响应特性,获得了其差异性的影响规律,建立单节流元件双差压的湿气气液流量双参数测量方程。在试验范围内,测得的气相质量流量相对误差小于±5.0%,平均误差为2.2%;液相质量流量相对误差小于±20.0%,平均误差为9.8%。该方法具有系统简单、成本低廉、精度较高的特点。     

卧式螺旋管内紊流传热

在宽广的参数范围内对卧式螺旋管内紊流换热特性进行了详细的试验研究, 试验结果表明,螺旋管内强化换热是紊流流动与二次流动共同作用的结果,Reynolds数越大,二次流对强化换热的贡献越小,平均换热系数也越接近于等条件下的直管换热;换热系数在圆截面上的分布很不均匀,最外侧换热系数可达最内侧的3～4倍,最内侧是平均换热系数的0.5倍,并得到了截面上局部换热系数的计算式;换热系数在流动方向的分布具有周期性。     

呼图壁储气库采气系统节能降耗技术

针对呼图壁储气库采气系统部分运行参数偏离最优值、节能效率较低的现状,采用夹点分析和分析方法对采气系统进行能效分析,基于HYSYS软件模拟研究了关键参数之间的相互影响关系,提出了节能降耗方案。方案主要在气气换热器选型、乙二醇富液进塔温度优化、再生塔回流比优化以及相变炉系统节能降耗优化四个方面开展。建立了进站压力及J-T阀背压与气气换热器理论KA值之间的计算模型,实现了气气换热器优化选型;提出了乙二醇富液最优进塔温度67℃,确定了再生塔回流比为0.06,运行再生塔顶冷凝器,可使乙二醇消耗量减小84.6%;提出了利用再生塔排空气体余热预热外输气的方案,可使系统能耗降低9.0%。以上优化方案在较少地改动系统情况下有效降低了采气系统总能耗。     

受限空间内空心锥形喷雾-横流掺混规律

在自建的冷态横流-旋流喷雾两相掺混系统实验台上,采用PIV测量了掺混通道内气液两相掺混过程中液滴群的运动特性,获得了掺混流场中不同位置的液滴分布图像与流场结构特性。实验段结构为方腔（横截面尺寸为95 mm×95 mm）,喷嘴采用空心锥形雾化喷嘴。对影响掺混效果的主要参数（横流速度、喷嘴雾化压力、喷嘴雾化粒径）进行了详细研究,绘出了最佳掺混效果下各参数关系曲线。掺混过程主要受不同尺度的旋涡结构影响,液滴多富集于旋涡边缘,稳定的大尺度涡不利于掺混。提高掺混效果的途径即是避免流场中出现稳定的大尺度旋涡结构,采用喷嘴前倾布置、增加喷嘴个数、确定合适的横流速度均是提高掺混效果的有效途径。分析方法与研究结果为工程实际应用中掺混室结构的设计及掺混性能的改进提供了依据和参考。