基于OH-PLIF的狭长受限空间油气爆炸中间基团浓度分布研究

为了精确测量狭长受限空间油气爆炸过程中的关键自由基团，从而实现对其爆炸流场、火焰传播的精确分析，基于先进的平面激光诱导荧光测量技术（PLIF），设计构建了油气爆炸PLIF测量系统，开展了不同工况下狭长受限空间汽油-空气混合气爆炸实验研究，获得了该爆炸中间基团OH基的浓度分布。实验结果表明，1.1%~2.4%（体积分数）油气浓度之间，OH基浓度先增大后减小；随火焰的传播发展，OH基浓度不断变大，表明爆炸不断强化；爆燃不同时期OH基分布情况不同，表明不同爆燃阶段的燃烧反应区域有较大差异；爆燃前期火焰与壁面之间有“隔离带”，是由未燃气浓度增大导致火焰传播变慢的结果。主要创新点在于通过设计时序控制子系统，解决了非稳态预混燃烧中自由基分布瞬态测量。     

无气喷涂成膜建模及特性研究综述

在石油与天然气行业中,由于设备腐蚀造成的损失是非常巨大的,目前对于大型的油气设备,采用机器人智能喷涂可以在保证精度的情况下大幅度提高喷涂效率,其中尤以无气喷涂效果最佳.重点针对无气喷涂的喷涂过程,对雾化过程和涂料成膜过程的研究现状进行了分析.随着计算机技术的高速发展,使得CFD方法研究涂料成膜过程成为可能,虽然学者已经基于CFD方法对成膜模型和特性进行了大量的研究,但是仍然存在数值模拟模型的合理性、成膜模型的实适用性等问题,对于无气喷涂成膜本机机理的研究不够深入.通过分析各种模型和方法的优劣,对于今后的工作进行了展望,旨在构建无气喷涂涂料成膜模型,为降低油气设备腐蚀,提高能源储运效率,改进高精度表面喷涂奠定基础.     

机动管线三通球阀混油切割流动仿真与试验

三通球阀结构紧凑、密封性好、开闭迅速,将其运用于机动管线顺序输送或水顶油排空中作为混油切割阀,能够简化工艺流程、提升切割效率。在分析混油切割过程和阀门结构的基础上,利用FLUENT软件对切换过程中液体在三通球阀内部的流动进行了仿真,搭建了试验平台,测定了流动数据并与仿真结果进行了对比。对比结果表明,试验数据与仿真结果吻合度高,验证了仿真模型的可靠性,证明了三通球阀作为混油切割阀的可行性和适用性。     

野战输油管线排空过程的气体与液体两相流瞬态模型

排空是野战输油管线的一项常规作业,为了提高排空作业的科学性和效率,建立了野战输油管线排空过程的瞬态模型,模型包括气体运动方程、液体运动方程以及相界面的耦合方程,并采用有限体积法对模型进行求解。在空压机排气压力和排气量给定的情况下,利用该模型可以计算出排空过程的管内各点压力、流量和持液率等参数。通过与实验参数对比,表明该模型计算精度较高,可以用于排空过程的管线运行参数预测,为排空设计和操作提供参考依据。     

某型加油装备的半实物模拟训练系统

根据群车加油车的操作和训练特点，通过分析系统的功能需求，提出基于半实物仿真的模拟训练系统总体方案，并对其实现的关键技术进行阐述。该系统集传感器、系统建模，图像生成和声音模拟，以及实时仿真平台于一体，完成群车加油车的模拟训练和考核功能。     

水平管道气液两相段塞流参数计算的精确模型

分析了水平管内气液两相段塞流的运动特性和形态特征以及段塞单元内部的速度分布规律,建立了水平管路气液两相段塞单元的物理模型。将一个完整的段塞流单元分为液相段塞区和液层/气泡区,建立了液相段塞区的质量和动量守恒方程,计算了其压降和持液率;对液层区,模型考虑液层厚度分布不均(坡状液层)对参数计算的影响,通过建立局部控制方程,推导了液层高度随流动方向坐标变化的表达式,并将持液率和湿周写成液层高度的函数。通过与实验和其他模型的计算结果对比,本文建立的模型可以对压降和持液率有更准确的预测结果。     

机动管线气顶排空速度的影响因素及作用机理分析

为提高机动管线的排空速度和机动能力,建立机动管线气顶排空的动力模型,采用特征线法求解,得到清管球速度和管内压力降的变化规律。利用该模型对排空过程进行了计算和实验验证,发现排空速度与空压机流量、压力以及管线的临界长度有关：当管线长度大于临界长度时,空压机的排气量起主要作用,使用大流量的空压机排空速度较快;反之当管线长度小于临界长度时,压力起主要作用,使用大压力的空压机排空速度较快。因此,为提高排空速度,可以在设计时首先计算临界长度,之后根据管线的总长度和临界长度选择性能合适的空压机,或者依据空压机的性能划分排空段的长度。     

机动管线充气排液过程中油-气体两相流阻力特性

机动管线是油料保障的骨干装备，充气排液是管线使用的一项常规作业，随着液体被排出管线，管内液体处于变加速直线运动状态，整个管路的阻力表现出非线性特征，与单相管流有很大区别。掌握管线充气排液过程的阻力特性，可以为管线排空工艺设计提供理论依据，为此提出一种 适用于该过程阻力计算的简化模型。该管路分为3段，即单相气体段、单相液体段和气体-液体混合段，通过分别计算每一段的摩擦阻力而得到整个管路阻力特性，将简化模型的计算结果与机动管线充气排液多种工况的实验数据进行比较，并采用误差绝对平均值对模型计算准确性进行分析。结果表明：在排液过程的前2/3时间段内计算结果与实验数据吻合较好，在后面1/3时间段内，管内阻力以气体与液体两相流为主，计算值与实验值有一定的误差，误差来自对于段塞频率的估计和加速压降的影响；管内阻力影响最大的是油品物性，如黏度、密度、表面张力等，而管路内径、管线长度、气体流量的影响较小；阻力模型计算结果与实验结果吻合较好，可用于机动管线充气排液过程中阻力特性分析和预测。     

V形面喷涂成膜数值模拟

目的 建立V形面喷涂成膜仿真模型,深入研究V形面喷涂成膜特性,为优化喷涂喷枪轨迹及获取理想涂膜提供理论支撑。方法 采用欧拉–欧拉方法建立包含喷雾流场模型和喷雾沉积模型的V形面喷涂成膜模型,结合动态自适应加密技术和SIMPLE算法,求解分析喷雾流场规律和涂膜厚度分布特性及形成机理,开展喷涂实验验证所建模型及成膜特性的正确性。结果 随着Z轴距离的增大,喷雾流场横向雾形由椭圆形变为长条状,纵向雾形在长轴方向上近壁面时与平面喷涂差别较大。相较平面喷涂,外壁喷涂喷雾覆盖范围广,内壁喷涂结果相反,且喷雾横向扩展程度与Z轴坐标值均呈线性关系。V形面内外壁喷涂涂膜均呈椭圆形,且膜厚均沿径向递减。外壁喷涂涂膜光环宽度最大,涂膜厚度值普遍低于平面喷涂;内壁喷涂涂膜光环宽度最窄,短轴方向涂膜厚度值普遍高于平面喷涂。随着V形面角度变大,涂膜中心厚度不断增加。涂膜厚度值在短轴方向均呈单峰分布,而在长轴方向上,外壁喷涂涂膜厚度均呈双峰分布,内壁喷涂涂膜厚度分布随角度变化有差异。结论 建立的喷涂成膜模型用于V形面喷涂成膜过程仿真是有效的,V形面较大地改变了喷涂过程中的喷雾流场特性和涂膜厚度分布特性。     

圆弧面动态空气喷涂数值模拟

采用欧拉-欧拉法,建立由两相流喷雾流场模型和碰撞黏附模型构成的喷涂成膜模型.将圆弧面外、内壁喷涂和平面喷涂的控制域划分为运动区域和静止区域,并分别生成计算网格,采用弹性光顺模型结合局部重构模型实现运动区域中网格的动态变化.基于有限体积法,采用二阶迎风格式对模型进行离散,采用PC-SIMPLE算法求解离散后的模型,得到圆弧面轴向喷涂和平面喷涂的喷雾流场和涂层厚度分布.喷雾流场仿真结果表明：在扇面控制孔气流的冲击下,喷雾流场在Y方向被压扁,在X方向扩张;由于喷枪的移动,喷雾流场向喷枪移动的后方略微倾斜.涂层厚度分布结果表明：圆弧面内壁喷涂的最大涂层厚度小于平面喷涂,外壁喷涂的最大平面喷涂涂层厚度大于平面喷涂;圆弧面内壁喷涂的涂膜宽度大于平面喷涂,外壁喷涂的涂膜宽度大于平面喷涂.数值模拟得到的喷涂涂膜厚度分布与实验结果吻合,证明所建立的喷涂成膜模型和动网格模型可以用于平面和圆弧面喷涂成膜模拟.