液固两相流盲三通冲蚀特性数值分析

盲三通内特殊的"气垫"结构可以在节省空间的同时提升管道的抗冲蚀性能。为了分析液固两相流环境下弯管和盲三通内的流场分布,并对比其抗冲蚀性能,分析冲蚀机理,运用CFD-DPM方法对相同直径弯管和盲三通内的流场进行了数值计算。通过对几何模型进行网格无关性验证来确定最佳的网格数量,选用Realizable k-ε湍流模型、McLaury冲蚀预测模型和Forder壁面反弹恢复模型来计算冲蚀速率。分析结果显示:盲三通的最大冲蚀速率明显低于弯管;弯管的主要冲蚀部位位于中心区域的外侧壁面,盲三通的冲蚀区域主要位于相贯线附近和出料管底部;在盲三通内存在缓冲涡,可以阻止固体颗粒对壁面的直接撞击,从而减轻对管道的冲蚀;随着流体流速的增加,冲蚀逐渐加重,且流速较高时,冲蚀速率增加幅度越大;随着颗粒质量流量的增加,冲蚀速率呈线性增加,增长斜率随长径比的增大而减小。所得结果对于管道的设计选用及长周期安全运营有一定的参考价值。     

焊接等径三通的应力测定

管道系统中有大量的三通部件在工作过程中主要承受内压作用，与此同时，由于管系的自重、温度变化、装配误差、管道位移等原因，使连接三通的支、主管端分别受到各种形式的内、外载荷作用。本文通过对两个φ152mm×20mm焊接等径三通的应力测定，分析了内压载荷下经堆焊加宽方式对三通焊道的补强效果及其应力的分布情况，并做出强度评价。     

水平分支型集输管汇偏流程度数值模拟研究北大核心CSCD

以水平分支型集输管汇为研究对象,选用FLUENT作为模拟软件分析了管汇入口来流气相折算速度、液相折算速度对水平双出口与水平四出口管汇偏流程度的影响规律,并开展了水平双出口分支型管汇偏流敏感性分析。结果表明,如果管汇几何结构完全对称且各出口压力相同,那么双出口管汇内各分支管的流量将会均匀分配,而四出口管汇则会出现偏流。2个分支管长度存在较小偏差对水平双出口分支型管汇偏流的影响可以忽略不计;实际生产中双出口分支型管汇偏流的主要原因为各分支管出口压力不一致和当量管径不一致,当两个分支管出口压力偏差恒定时,存在着决定管汇偏流严重程度的临界气液比;若来流气液比小于该临界值,则管汇偏流程度通常在可接受范围内。为控制由分支管管径偏差引起的偏流,建议首先可以考虑调节来流气液比,其次考虑清管处理。本文研究成果可为控制集输管汇偏流程度提供依据。     

CFX在加氢精制装置加热炉入口管道布置的应用

传统管道优化是通过工程经验摸索前进,存在调整风险大、验证周期长的缺点,随着计算机技术和计算流体力学的发展,通过CFX模拟计算可以为管道优化提供理论支持。针对加氢精制装置中加热炉入口管道布置的两种方案做了对比分析,根据Baker流型图确认了管道内介质流型,为CFX模拟计算提供依据,以CFX计算结果,从减少震动和均匀分配流量两个方面论证了不同方案的优劣,为工程设计提供了一种新的分析方式。     

加热炉出口管线内气液流场的数值模拟研究

采用欧拉-欧拉模型对加氢精制装置加热炉出口管段内的气-液两相流进行了三维CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟,重点研究了现有管线结构下气-液两相的浓度场及速度场分布并提出了管线布置优化方案。研究结果表明：现有管线布置方案由于气、液惯性力不同,两相流体经过多个弯头在三维空间连续改变流动方向,在管线中形成了螺旋流动;通过对布置方案进行优化,部分消除了沿径向旋转的驱动力,减少了螺旋流。研究结果可为加热炉出口管线布置方案优化提供指导。     

潜油电泵井下气液分离器数值模拟

针对目前潜油电泵井下气液分离器处理气体能力有限的问题,基于计算流体动力学方法,运用ＲＳＭ
湍流模型对气液分离过程中气液分离器内部两相流流场开展了数值模拟,同时对气液分离器入口含气率进行了敏
感性分析,而且在数值模拟的基础上经过计算得出同一液量不同进气量情况下气液分离器的分离效率。模拟结果
和入口含气率敏感分析表明,气液分离器的分离片的数量偏少,导流片的分离导流能力不足,而且分离片和导流片
的位置不合理以及导流片距分离头的距离太大;分离器分离效率随入口含气率增加而增大,当入口含气率为７０％
时分离效率为５５．２％,气液分离器的分离效果不理想。     

基于CFD-DEM耦合模型的岩屑运移数值模拟分析

为了提高大位移水平井钻井过程中井眼环空的岩屑颗粒运移效率,文中以岩屑颗粒运移速度作为评判运移效率指标,采用CFD-DEM耦合模型进行数值模拟,分析了钻杆偏心度、钻井液入口流速、钻杆转速和岩屑粒径对岩屑颗粒运移速度的影响规律。模拟仿真结果得出：钻杆偏心度的增大将导致悬浮层岩屑颗粒平均运移速度降低,其中偏心度大于0.50时,岩屑颗粒更易形成岩屑床;岩屑粒径的增大将使得沉降速度增大,从而导致岩屑颗粒运移速度降低,岩屑粒径超过1.5mm时,岩屑颗粒运移速度降低较为明显;提高钻杆转速,对岩屑颗粒运移速度的提升效果较小,但会使得岩屑滞留量减少;增大钻井液入口流速,能够使得岩屑颗粒运移速度同比例增大。为了减少岩屑床的形成,增大井眼清洁程度,应增大钻杆转速与钻井液入口流速,减小岩屑粒径。文中所建立的耦合模型也可为岩屑颗粒运移的研究提供一定的理论指导。     

离心泵气液两相流数值分析

为了研究离心泵气液两相流对于该泵扬程和效率的的影响,首先采用CFD中的Fluent6.3进行单相流数值模拟与试验结果对比,说明了数值模拟的可靠性;然后采用Mixture模型计算出在设计工况下,不同气相浓度、不同气相颗粒直径在内部流场的液相分布情况,模拟结果表明:增大气相浓浓度和气相颗粒直径都会导致扬程、效率下降,且增大气相浓度对扬程、效率的下降特别显著;     

锥形分支管Y型三通的完全光滑椭圆相贯线的研究

对大型管道中的重要管件--Y型三通的广泛使用结构类型的相贯线进行了研究,发现了通用的计算公式,从而克服了以往在制造过程中估算、试凑、应力集中区域凸凹不平等缺陷,可以制造出相贯线汇聚点处光滑的Y型三通,也使得采用三维限元方法精确计算应力集中成为可能.     

含砂输气管线三通部位的冲蚀仿真模拟

含砂输气管线中三通部位易受到冲蚀破坏。为了准确掌握三通在不同流向及安装位置下冲蚀破坏的具体位置,分析了影响冲蚀速率的主要因素,通过建立CFD仿真模型进行计算分析,指出三通管件两颊部位和迎流壁面处易发生冲蚀,同时部分沉积在管道底部的砂粒也会对管壁造成一定冲蚀。通过单一变量法进行对比分析,结果表明冲蚀速率随着流速、粒子质量流量的增大而增大,但随着形状系数的增大而减小,即粒子越接近于圆球形,冲蚀速率越小,形状系数较小时影响较为明显,较大时影响变小,同时还随粒子直径的增大而增大,但是到一定程度后,不再增大。     

基于CFX软件油气混输泵压缩级流场模拟及分析

利用CFX软件,在多重参考坐标系下采用欧拉方法的双流体湍流模型来计算油气混输泵单级内三维气液两相流场。通过压力场、速度场及气液相分布的分析,探讨了气液混合介质在油气混输泵单个压缩级内部的流动规律,并对单个压缩级外特性进行了预测。模拟和试验的对比结果表明：该计算模型能较好地预测多相混输泵在较低入口含气率工况下的性能,而当多相混输泵入口含气率比较高时,模拟值和试验值有一定的偏差。     

变质量气液分层流动数值模拟

管内气液两相分层流动是管道输运和水平井采油中的重要研究课题之一,而气液界面是研究的重点内容,尤其有气泡穿过界面的分层流是水平井采油中有射孔注入时不可回避的流动现象,也是数值计算的难点所在。首先采用一维定常模型对分层流作整体研究,然后采用三维非定常模型进行数值研究,利用VOF方法捕捉气液界面,应用RNG湍流模式和有限体积数值方法计算圆管内三维非定常雷诺方程,得到了典型界面上有质量交换的分层流流场和界面上阻力变化的结果。     

气化炉氧-蒸汽混合三通开裂失效探讨

气化炉氧 -蒸汽混合三通开裂是由于温度应力和高温Cl-、高压氧的作用 ,导致了应力腐蚀开裂和疲劳开裂。通过改变蒸汽的入口角度和蒸汽喷头的结构 ,使蒸汽在三通内与氧气快速混合换热 ,从而降低三通壁温使开裂得到抑制。也可通过提高材质 ,如选用 0 0 0Cr30Mo2铁素体不锈钢或 2 5 4SMO超级不锈钢来解决     

俄罗斯干线输气管道用三通连接管的制造与分析

俄罗斯在干线输气管道建设中,倾向于采用高强度等级管线钢(如K65和K55等)制造管道及管道连接件.简要介绍了俄罗斯干线输气管道用10Γ2ФБЮ钢(属于K55)三通连接管的制造工艺.研究了用10Γ2ФБЮ钢制作的三通连接管的金相组织、力学性能和抗脆性破坏能力等,结果表明,在连接管的制造过程中采用淬火+高温回火的最终热处理...     

含砂介质对异径管的冲蚀磨损分析

为探究含砂介质对异径管的冲蚀磨损规律,建立了异径管物理模型,使用Fluent软件进行数值模拟,分别以介质进口速度、介质含砂质量流量、管口径比(小口管径与大口管径之比)和过渡段倾角为变量进行仿真分析。分析结果表明:异径管的冲蚀速率随进口速度的增大而增大,并且其增长速率也随着进口速度的增大而增大;异径管冲蚀速率与流体介质含砂质量流量呈正相关关系;随着管口径比的增大,介质对异径管的冲蚀速率逐渐减小;冲蚀部位在管口径比发生变化时也会发生改变,当管口径比较小时,冲蚀部位分布在过渡段靠近小口端一侧,管口径比增大,冲蚀部位发生偏移,并在管口径比达到0.7时,变成了靠近大口端一侧;过渡段倾角增大,含砂介质对异径管的冲蚀速率逐渐增大,其增长速率也随着过渡段倾角的增大而增大。研究结果可为异径管的设计和使用提供指导。     

喷油嘴内部空穴流动模拟计算分析。

利用多相流空穴模型对喷油嘴稳定喷射时喷孔内的空穴流动现象进行了三维数值模拟,分析了空穴在喷油嘴内的形成机理及其分布情况,,基于此模型进一步研究了喷油压力、背压及喷孔人口圆角半径与喷孔k系数对喷孔内部空穴分布的影响。通过模拟计算可知,喷射压力降低和背压增加、增大喷孔入口圆角半径及喷孔k系数后,喷孔内空穴将减小。     

配汽嘴内饱和蒸汽流动数值模拟及设计

采用限流射孔技术可以改善油井吸汽剖面,最终达到提高油层动用程度及油井产量的目的。针对配汽嘴内汽液两相流动特点,基于质量守恒定律、牛顿第二定律、热力学第一定律和热力学第二定律,对高温、高压下饱和蒸汽汽液两相临界流进行了数值模拟,编制了与已有配汽软件相配套的计算程序,通过实例计算阐述了配汽嘴的工况设计步骤,所提出的配汽嘴的设计方法已成功地应用到河南油田的单井分层配汽工艺中。