旋流喷嘴内超临界流体闪蒸过程的数值模拟

旋流喷嘴内超临界流体中沥青溶质的体积分数分布对颗粒成形有重要影响。根据减压相变传质传热理论开发了闪蒸相变模型,采用自定义函数(UDF)的方式植入到CFD软件Fluent中。将闪蒸相变模型耦合多相流混合模型用于研究旋流喷嘴内超临界流体的闪蒸相变过程,分析旋流喷嘴内压力、速度、温度和各相浓度分布,以预测旋流喷嘴对颗粒成形的影响。结果表明,旋流喷嘴内三相介质分层流动,从而实现戊烷溶剂与沥青溶质的预分离,有利于形成粒径较小且密实的沥青颗粒。     

基于非平衡热力学模型的管内沸腾过程模拟

为了更准确地模拟壁面沸腾过程,根据Lavievile非平衡热力学模型对沸腾流动的壁面热流率进行了划分,通过调节函数结合Sato模型修正了沸腾流动中的混合k ε模型,建立了同时适用于管内过冷沸腾与整体沸腾流动阶段的曳力模型。使用上述模型对环状竖直管内沸腾流动过程进行数值模拟,计算结果与实验值吻合,可以用来模拟整个管内沸腾流动过程。数值模拟显示,沸腾流动可以明显增大管壁的传热系数,但当管壁处蒸气体积分数超过06时,会出现传热恶化现象。     

油藏数值模拟模型转化过程中非平衡现象

在进行油藏数值模拟模型转化初期,含水量、产油量、压力等曲线会出现较大的波动,这是由于两个模型本身存在着差异,导致结果出现了偏差,致使对后续预测方案做出不恰当甚至错误的评价。针对上述问题提出了非平衡现象,并着重分析了非平衡现象出现的原因,提出了解决上述问题的等效模型,并给出了等效模型建立的基本原则和建立过程。以涠洲11-4油田的实际数据为例,直观地给出了模型转化过程中非平衡现象导致的一系列问题,并对等效模型的合理性进行了检验。等效模型的建立不仅很好地解决了非平衡现象,而且为油田开发工作者提供了验证组分PVT拟合效果的新方法。     

盆地热演化史的计算机数值模拟

热史模拟是盆地模拟的模拟，正反演数值模拟通过不同的路径来恢复盆地热史，而磷灰石－锆石径迹古地温作为一种较可靠的地质温度计提供了新的古地温信息，三者相互比较和验证，有助于正确认识盆地古地温，本文将正，反演数值模拟方法应用于鄂尔多斯盆地古生界热演化史的恢复中，并和磷灰石－锆石径迹古地温相互比较和验证，取得了三者近于一致的结果。     

网格划分对喷雾造粒塔数值模拟精度的影响

为了研究网格模型简化形式和网格分块策略对模拟精度的影响,对喷雾造粒塔进行了多组网格划分并将数值模拟结果与实验结果进行了对比。结果表明：采用简化的网格模型得到的模拟结果无论是数值大小还是变化趋势与实验结果偏差较大;采用无简化喷嘴网格模型(喷嘴出口网格垂直映射)得到的模拟结果有所改善,而建模时考虑了射流方向和物理耗散的无简化喷嘴网格模型得到的模拟结果效果最佳。因此在网格模型简化后需要对模拟结果进行对比验证,而且不能忽视网格分块策略对模拟精度的影响。     

高压热射流开采天然气水合物的数值模拟研究

通过对天然气水合物已有的各种开采方案分析,提出了新的天然气水合物开采方法—高压热射流技术。通过数值模拟,对不同温度、速度的高压热射流研究,获得高压热射流的温度场、压力场和速度场,从而得到天然气水合物可开采区域。模拟结果表明:温度、压力和水射流三者对开采天然气水合物均起着重要作用,其中温度变化对天然气水合物的开采区域影响最大,起主要作用。     

气体无限空间淹没湍流射流数值模拟

采用CFD商用软件Fluent对气体无限空间淹没湍流射流进行数值模拟,并将计算结果与理论分析方法及实验测量方法所得结果进行比较。结果表明,采用Fluent软件能够较好地模拟气体无限空间淹没湍流射流问题。     

空气旋流气相燃烧过程数值模拟研究

分别采用RSM湍流模型和κε湍流模型,结合PDF快速反应扩散燃烧模型、离散坐标辐射传热模型模拟了与美国Sandia国家实验室的甲烷氢气混合燃料与空气旋流燃烧火焰实验相同条件下的燃烧过程.计算结果表明采用RSM湍流模型预报的轴向速度、切向速度、温度、组分浓度较κε湍流模型模拟预报结果与实验值更为吻合,RSM湍流模型能够更好的预报旋流火焰特征.从测量值和预报值可以看出,火焰主要位于回流区内,燃烧过程进行得很快,回流区的存在强化了燃烧.     

输气管道氮气置换过程气体混合规律数值模拟

目前,国内输气管道投产置换时,注入氮气用量主要依据人工经验确定,存在一定的盲目性。文章以长呼天然气输送管道投产为背景,对该管道投产置换过程进行了计算机数值模拟,获得了气体置换速度对混合段长度的影响规律,即气体的置换速度在2.81~6.50 m/s范围内,混合长度随着流速的增加而增大,但混合长度的增长率随流速的增加而降低。     

受限湍流冲击射流的数值模拟

海洋石油工程中,拆除废弃平台和报废井口的方法主要有机械切割、炸药爆破和高速射流切割等.机械切割的效率较低,费用高;炸药爆破方法对周边的海洋环境造成不良影响,于是人们开始利用高压射流切割技术.为了加速高压射流切割技术在海洋石油工程中的应用,采用有限体积法,结合标准κ-ε湍流模型和雷诺应力模型对切割过程中所遇到的稳态、不可压缩的轴对称受限湍流冲击射流进行了数值模拟,并将计算结果同试验数据进行了对比.结果表明:预测结果同试验数据吻合良好,雷诺应力模型由于采用了湍流的各向异性假设条件,在对时均流动参数的预测方面要优于采用湍流各向同性假设条件的标准κ-ε模型.     

半贫液工艺再生过程闪蒸及能耗模拟优化

半贫液工艺在天然气脱碳领域因能有效降低能耗而被广泛应用。笔者利用HYSYS软件建立了半贫液工艺流程模型,并通过与工厂天然气脱碳半贫液工艺中相关参数对比进行准确性验证。利用所建立的模型对半贫液工艺再生过程中的闪蒸及能耗进行了相关工艺参数影响规律探究。结果表明：对于闪蒸过程,醇胺溶液CO₂释放量随着闪蒸压力降低呈现增大趋势;吸收酸气负荷(二氧化碳/N-甲基二乙醇胺摩尔比,n(CO₂)/n(Amine))在大于0.65时对CO₂释放量影响较明显,CO₂释放量随着吸收压力升高呈现线性增长;吸收塔富液出塔温度低于353.15 K时,其温度变化对闪蒸过程影响占主导作用。对于再生能耗方面,当再沸器温度为387.15 K、半贫液分流比为0.85、富液进料温度为348.15 K、醇胺溶液循环量为46000 kmol/h时,在保证净化效果的同时再生能耗较低。     

脉冲水射流破岩的数值模拟研究

根据连续介质力学理论 ,导出了脉冲水射流破岩系统的控制方程。并运用瞬时最小势能原理 ,建立了脉冲水射流破岩的有限元基本列式和离散方程。数值计算的结果较为真实地反映了脉冲射流破岩过程中岩石的动态响应的演化过程 ,揭示了射流破岩过程中的机理。所得结论与相关试验规律吻合良好 ,探索了一种研究水射流破岩规律的有效方法 ,对脉冲水射流破岩的深入研究和应用具有重要的意义。     

非淹没自由旋转射流流场数值模拟

对非淹没旋转射流外流流场的模拟结果显示,非淹没自由旋转射流流场中速度衰减比较慢,旋转射流由于有切向速度导致射流受到离心力的作用而发散使得打击面积比较大,且具有切向打击作用;而旋转射流卷吸作用强更加有利于空气的混合,使射流中产生空泡.当打在物体表面时,则会产生类似空化射流的效果,这些显著特点使得非淹没自由旋转射流的清洗效率高于其他形式的射流.     

泡沫流体层流射流的数值模拟

泡沫流体是石油工程上广泛应用的一种幂律非牛顿流体，在泡沫流体冲砂解堵、泡沫钻井等作业中都要求解泡沫射流的问题。利用流体力学数值模拟软件FLUENT对泡沫流体轴对称层流淹没射流进行了数值计算，得到了射流区域的速度场和表观黏度场的分布，以及幂律指数和稠度系数对射流的影响。从计算结果可以得出，非牛顿流体层流射流的轴心无量纲速度分布具有相似性，但与牛顿流体的湍流射流轴心无量纲速度分布相比具有较大的差别，射流轴心的速度在射流出口处发生骤降；无量纲轴向距离小于3时，不同的K和n对轴心速度分布影响很小，无量纲轴向距离大干3时，K和n越大，轴心速度衰减越慢。这些结论与前人得出的一致，证明用流体力学数值模拟软件FLUENT对非牛顿流体层流射流进行数值模拟是可行的。建议应加强适用于非牛顿流体湍流模型的研究，实验的方法是研究非牛顿流体湍流射流的最直接方法。     

高温气流中液滴蒸发影响因素的数值研究

建立了液滴蒸发的数学模型,利用数值求解方法,模拟计算高温气流中液滴的蒸发过程,得出液滴的蒸发规律。液滴蒸发速率经历一个先增大后减小的过程,气流温度和气流速度都可加速液滴的蒸发,气流温度可使蒸发速率提高100%以上,而气流速度对蒸发速率的提高幅度不足50%;液滴蒸发的平衡温度只受气流温度的影响,而气流速度、液滴初始温度和液滴初始直径只影响液滴达到平衡温度的时间;气液交换热量随蒸发过程的进行逐渐减小,气流温度升高和气流速度增大,气液交换热量的极大值及其变化率增大,但只有液滴初始温度和液滴初始直径影响气液交换的总热量。     

水射流射孔对套管冲击压力的数值模拟

为了进一步认识水力喷砂射孔过程及射孔成孔的形态,分析了靶距、砂粒体积分数和喷射速度对套管射孔压力的影响。采用射流理论、材料冲蚀理论和计算流体力学,利用计算机仿真软件,对不同靶距、砂粒体积分数和射流速度下的喷砂射孔进行数值研究。研究结果表明,随着靶距的减少,套管壁上的射孔压力增加; 随着靶距的增加,套管壁上产生的射孔压力面积增加; 射孔压力随着砂粒浓度和喷射速度的增加而增加。该研究结果可为水力喷砂射孔及套管射开孔型的优化研究提供参考。     

高频电磁波加热采油过程的数值模拟

高频电磁波采油工艺复杂,经济风险大,通过各种模拟方法认识油藏内流体运动的规律具有重要意义。利用数值模拟方法,通过将电磁场、温度场与渗流场进行耦合,对平面一维径向系统中的高频电磁波加热采油机理、影响因素及温度场、压力场与流体饱和度场的分布进行研究,同时,将其与物理模拟及解析计算结果进行对比验证,为高频电磁波加热采油提供理论依据。     

急冷器内液滴运动蒸发的数值模拟

建立了错流射流单液滴蒸发运动过程的数学模型,对急冷器内急冷油液滴运动蒸发过程进行了数值模拟,探讨了液滴运动轨迹和蒸发特性。模拟结果表明,液滴初始直径越小,裂解气流温度越高,液滴蒸发越快,液滴生存时间越短;初始射流速度对急冷油液滴在裂解气流内的贯穿距离和生存时间影响较小,提高初始射流速度,并不能明显加速液滴蒸发;液滴初始直径、射流角度对液滴运动轨迹有较大影响;在液滴初始直径为1.0 mm、裂解气速度10.0 m/s、急冷油初始射流速度24.0 m/s的条件下,临界射流角度约为137°。