多柱桁架式平台在不同方向来流下绕流流场的特性研究

介绍了多柱桁架式平台CT Spar的基本特征,并对立柱式平台在0°、7．5°、15°和22．5°4种不同方向的来流作用下分别进行9组不同雷诺数的CFD建模及计算,然后对系列计算的结果进行分析,并比较了不同方向来流下升力系数、阻力系数等流场的重要特征,最后给出了来流方向对多柱桁架式平台绕流流场的影响和作用。     

双圆柱绕流水动力分析的离散涡数值模拟

对双圆柱流动干涉效应的认识有利于了解多管流场的作用机制、确保结构安全。基于离散涡方法,对二维等直径双圆柱绕流的水动力特性进行数值分析。计算串列、并列以及交错排列下双圆柱流动干涉问题,通过对比2个圆柱的升力系数、阻力系数和斯特劳哈尔数以及尾涡结构,观察两圆柱体的干涉效应。对比试验和其他数值模拟结果验证本文方法的可靠性。为进一步研究两圆柱间隙比的影响,计算串列和并列圆柱在不同间隙比情况下的圆柱绕流问题。结果表明:间隙比一定时,随着来流与圆柱中心线夹角的增大,双圆柱的平均阻力逐渐增大并趋于稳定,平均升力在达到极小值后又开始增大并逐渐趋于0;当间隙增大时,干涉现象逐渐消失,双圆柱绕流可近似看作两个单圆柱绕流。为双圆柱绕流问题的研究提供参考。     

考虑附属管的钻井隔水管绕流场流动特征分析

钻井隔水管在海流、波浪等水动力作用下可发生侧向偏移、弯曲变形、波激和涡激振动,给钻井隔水管系统带来风险。采用k-ω湍流模型,对带附属管的实际尺寸钻井隔水管绕流场进行了CFD数值模拟分析,研究了来流攻角对隔水管主管流体力和尾流场流动特征的影响。结果表明,附属管对隔水管主管流动控制效果显著,考虑6根附属管的影响后隔水管裸单根所受水动力显著减小;除来流攻角为270°外,附属管都能减小主管上的平均阻力系数;所有来流攻角下主管的均方根升力系数幅值均有显著降低。分析认为,隔水管流体力减小的原因是主管与附属管外的剪切层相互影响,抑制了主管上的漩涡泄放;但不同来流攻角下管外涡街特性和漩涡泄放规律不同,流体力减小的机理也有差异。本文研究结果可为隔水管的附属管优化设计和布置提供参考。     

雷诺数3900时三维带齿圆柱流场特征

采用k-ω SST湍流模型对雷诺数为3 900时的三维带齿圆柱展开数值模拟研究,包括升阻力系数、压力系数时均流场特性,以及速度分布、涡量分布等瞬时流场特性。模拟结果表明：绕流流场产生旋涡脱落,在靠近结构壁面的尾流区,流场速度分布呈现V形,在稍远处V形底部趋于平缓,呈现U形,且在带齿圆柱后产生与流动方向相反的速度回流区;在同一时刻下,沿结构展向不同位置处的流动呈现明显的三维特性。     

波状圆柱绕流流场CFD分析

波状圆柱是一种新型涡激抑制装置,对海流方向不敏感,可应用在海流变化频繁的海洋环境中。为研究其在海流中的涡激抑制性能,基于流体动力学方法,利用Fluent软件对波状圆柱进行三维绕流流场分析和流场参数计算,对比分析钝体隔水管,明确表面结构对波状圆柱减振功效的影响,提出波状圆柱在海洋环境中涡激抑制方面的优势。结果表明,波状圆柱具有稳定的涡激抑制性能,横向升力显著减小,轴向曳力虽有增加,但幅度较小,有望应用于深水隔水管的涡激抑制。     

单根缠绕管绕流的二维数值模拟

在横向流的作用下,LNG绕管式换热器的缠绕管会因漩涡脱落而振动,从而影响换热器的安全运行。为此,通过数值模拟方法对该换热器中单根缠绕管进行绕流分析,借鉴圆柱体绕流方法研究LNG缠绕管在雷诺数、管径和螺旋角的不同参数组合下,压力系数、脉动升力系数、漩涡脱落频率和斯特劳哈尔数的变化规律。研究结果表明,在θ=75°左右表面压力系数最小,在θ=120°~130°时发生边界层分离;随着螺旋角和雷诺数的增大,边界层分离点位置向后移动;随着管径增大,边界层分离点位置向前移动;漩涡脱落频率随雷诺数的增大而升高,随管径的增大而降低,螺旋角对漩涡脱落频率的影响不大;随着雷诺数的增大,斯特劳哈尔数先增大后减小,且最大斯特劳哈尔数为0.185。     

原油电脱水器失效分析及结构改进

电脱水器绝缘棒后端因绕流产生涡街,流速较低,易使原油中高含盐沉积物在该处沉积而导电,以致绝缘棒丧失功用。利用FLUENT对原油电脱水器绝缘棒三维圆柱绕流进行模拟,旨在寻找到有效方案,使漩涡区最小,以提高电脱水器的效率。基于现场原始数据,采用层流模型对三种不同来流速度和结构改进后的流场进行了模拟,分析了不同流速下三维圆柱体绕流各截面漩涡脱落形式及速度分布,得出:速度最大值发生在与来流方向成90°夹角的圆柱上、下两侧,低速区出现在圆柱的背流侧、其后的回流区以及漩涡区;雷诺数的高低会影响柱面的压力梯度及漩涡的形成;背流区面积在一定流速范围内随流速的增大而逐渐减小。绝缘棒添加整流器后低速区明显减少,改变了沉积物的沉积条件。模拟结果可为实际脱水器设计提供一定的参考依据。     

带阻流板海底管道管跨绕流流场分析

根据流体动力学原理建立了二维平面势流计算模型,利用FLUENT软件分析了阻流板对升力系数、曳力系数、缝隙流体速度、漩涡泄放频率等海底管道管跨绕流流场参数变化规律的影响,以及带阻流板海底管道实现"自埋"的原因。研究结果对于带阻流板海底管道的工程设计具有一定的参考价值。     

3根附属杆对海洋立管涡街抑制效果的研究

升力波动产生的涡激振动会大大影响弹性支撑及细长柔性结构物的寿命。通过数值模拟的方法在不同来流角度及多个间隙比条件下,针对3根附属杆抑制装置对立管所受流体力的抑制效果、泄涡模式及抑制机理进行深入研究。研究结果表明,附属杆对立管涡街及其产生的拖曳力系数平均值和升力系数均方根值有较好的抑制效果,对立管的泄涡有较好的抑制效果。当间隙比为0.7~0.8时,对于不同的来流角度均有较好的抑制效果,此时对升力系数均方根值CRMSL的抑制率可以超过75%;间隙比和来流角度对附属杆的抑制效果影响较大,间隙比过小或过大都不能达到较好的抑制效果。所得结论可为我国海洋立管的涡激振动抑制装置研究提供参考。     

电脱水器绝缘棒圆柱绕流数值模拟研究

使用FLUENT软件数值模拟研究原油电脱水器绝缘棒的三维圆柱绕流问题,旨在寻找合适的原油流速,使得漩涡区域最小。采用标准k-ε模型对来流速度为0.5、1.0和2.0 m/s三种情况进行了模拟计算,并详细分析了计算结果,包括压力云图和速度云图等。对不同流速下三维圆柱体绕流的各个截面漩涡脱落形式和速度、压力的变化情况进行分析,从而研究圆柱体绕流问题的三维效应,研究发现,通过改变区域的速度就可达到改变甚至消除卡门涡街的目的,同时也证明了FLUENT软件对不可压缩绕流计算的可行性和准确性。     

双环径向反应器流场模拟

与传统的径向反应器相比,双环径向反应器具有床层压降更低、流程更短、流通面积更大的优点。本文根据Ergun方程和连续性方程,建立了双环径向反应器流体力学二维数学模型,来描述反应器中的流体力学行为。采用超松弛迭代法(SOR)来求解二维流体力学模型,并利用Powell算法确定内环隙中流体向内外侧催化剂床层分流分配的最优值。模拟结果显示出不同反应器尺寸下气体沿轴向布气均匀度和重时空速的变化趋势。该模型不仅可以用来分析现有工业脱氢反应器结构设计的合理性,还可以为新的双环径向反应器设计提供定量的参考依据。     

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��To select flow regulating valve, the flow capacity must be calculated first. Using legal unit of measurement and through theoretical derivation, in this paper, some formulas for calculating the circulation capacity of flow regulating valve in two usual states are derived, and the computer programs and calculating examples are presented also.     

一种用于低流量测量的浮子流量传感器

针对目前广泛存在的日产量小于10m3的油井及目前所应用的涡轮流量计测量下限较高和易砂卡等问题,根据流体力学相关原理,建立适合低流量测量的理论模型,分析其中的影响因素,采用独特设计技术,研制出外径为28mm的浮子流量传感器。通过实验,确立油井流量在0～20m3/d变化范围内,所研制的浮子流量传感器的测量频率响应与被测液体流量之间为线性关系。在模拟仿真系统所能提供的水流量下限(0.24m3/d)和油流量下限(0.05m3/d)情况下,传感器仍有较高频率输出响应,表明所研制的浮子流量传感器适合低产液油井流量测量。     

油--水两相流流型研究

油－水两相流动是石油工业中十分普遍的现象。研究油－水混合液的流变行为和它在集输管路里的流动规律,准确预测它的摩擦压降,对于油田集输管路的设计有着重要意义。本文扼要介绍了近２０年来国内外有关油－水两相流动的研究成果,包括油－水两相流动的流型,流型转换、流型和压降的关系等方面的一些理论和实验研究,并对未来油－水两相流研究的方向提出了一些看法。     

泡沫油流

泡沫油流是一种常见于加拿大和委内瑞拉很多重油油藏中 ,在液气驱生产阶段的气油两相非达西形态的油流。它不同于常规两相流 ,需有一个液相使其连续才能流动 ,并且其中包含分散气泡。本文首先从泡沫油流这一术语的含义开始讨论 ,然后简要回顾加拿大油田泡沫油流的生产实践。接下来对所涉及的孔隙规模机理和毛细力和粘滞力相互间的作用进行讨论 ;针对泡沫油流的数值模拟研究所提出的多种数学模型的优缺点进行了讨论     

富氢气流量的测量与纯氢流量的计算

供需双方贸易交接计量以富氢气体中的纯氢量为准,由于测量的富氢气体中含有饱和水蒸气,随着温度的变化,其中的水蒸气与氢的体积分数均会发生变化,导致氢的平均相对分子质量不停变化,为测量带来困难。针对该问题,对比分析了涡街流量计方法、科氏力质量流量计方法、孔板流量计方法三种测量方案,最后选取孔板流量计结合热导式氢分析仪测量氢的体积分数,通过在流量演算器中进行密度补偿、干气部分计算、纯氢流量计算,实现了准确测量、数据可信。     

水平多相流的流态和持液率

管道中持液率和多相流态对于地面设备的压降计算和设计是非常重要的。要预测持液率 ,首先必须确定流态。所开发的两组人工智能网络模型 (ANN)用以确定水平多相流的流态和计算持液率。     

热流散失测试井下流量方法

随着油田开发水平的不断提高,油藏工程、地质研究对油水井测试水平提出了更高的要求。大庆油田的聚合物驱油工程显示出良好的效果,提高油田采收率１２％以上,从而使聚合物驱油进入工业化实用阶段。了解聚合物的注入情况,掌握其分层注入量的变化情况成为油田开发的迫切...     

牛顿流体紊流-幂律流体层流的圆管分层流动规律

从流体力学中N—S方程与雷诺方程出发，建立了圆管两相中一相为幂律流体而另一相为牛顿流体分层紊流-层流流动的数学模型。通过两相分层紊流-层流的相互作用的流体力学分析，提出了两相流动界面的耦合条件，从而得到了一组完整描述两相圆管分层紊流-层流的数学方程，通过数值求解分层流的数学方程，得到了对工程实际应用有重要价值的流动规律。应用圆管两相分层紊流-层流的流动规律，可以实现高粘流体的高效率输送。