牛顿-幂律流体两相分层紊流的水力特性研究

针对圆管中两相分层紊流流动的水力特性，利用一种新的研究方法——旋转坐标轴法，将圆管流的研究转化为平板流，籍此建立了新的牛顿-幂律流体圆管分层紊流流动模型，得出流动的解析表达式，并通过实验对模型进行了验证。给出了两相分层流以及单相管流的流量积分式，用以验证油气两相分层流是否能相对于石油单相管流实现减阻，为油气混输技术提供理论依据。     

圆管中气液分层层流及减阻规律

本文研究了圆管中，气液分层层流流动情况下的阻力变化规律。首先研究了管道壁面附近掺气后，层流流动阻力的变化规律，然后研究了圆管中气液分层流动情况下．阻力变化趋势。     

明渠层流的总流微分模型与最小能耗原理

明渠流是自然界与工程技术中广泛存在的一类流动.通过理论分析和推导,得到如下成果:1)以粘性流体力学理论为基础得到了明渠层流总流微分模型的控制方程,与以往的控制方程不同,该控制方程是由明渠中均质不可压缩粘性液体层流运动的流场控制方程与边界条件通过直接积分得到,其能实现明渠层流流场描述与总流描述的对接,且运动方程中的能坡有显示表达式;2)提出并证明了明渠恒定均匀层流的最小能耗原理.     

Power Law液体圆管螺旋流的解析解——速度分布、流量和压降梯度的计算公式

作者于1984年在理论上和实验上完成了泥浆常用的Power Law液体在环形空间中螺旋流动规律的研究。本文将完成该液体在钻柱内(圆管)的螺旋流动的理论研究。根据非牛顿流体力学原理,运用数学方法,给出了圆管层流螺旋流的视粘度分布、速度分布和流量的解析表达式;进而建立了压降梯度的计算公式。     

非牛顿流体在圆管中层流-紊流分层流动规律

提出了研究圆管中分层汉动的新模型,并利用该模型研究了非牛顿流体在圆管中层流－紊流分层流动,得出了速度场的解析分布式,最后,研究了分层流动的阻力规律,为分层掺气减阻提供了理论依据,研究表明,分层掺气可以实现有效的减阻。     

液固二相流动的层流Navier-Stokes方程数值计算

本文基于有相间滑移的液固二相流动层流Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ基本方程，采用修正的ＳＩＭＰＬＥ算法即相间滑移算法（Ｉｕｔｅ－ＰｈａｓｅＳｌｉＰＡｌｇｏｒｉｔｈｍ）计算了圆管定常轴对称一相流动层流入口问题．计算表明，本文采用的二相流动模型和ＩＰＳＡ算法能很好地模拟悬浮粒子在国管层流流动中出现的径向迁移现象，计算结果与实验结果吻合．     

倾斜圆管中紊流流动及顶替速度与压降计算

本文应用紊流力学中圆管紊动微分方程式．经过严密的数学推导，得到了一个新的圆管轴向紊流时均流速分布公式。这些公式由于去掉了普朗特关于粘滞应力较小及总应力沿管径不变的假设，因而理论上比普朗特的圆管紊流公式更为合理。本文也研究了两种粘性流体在圆管中的顶替规律．文中也得到了紊流流动与顶替时倾斜圆管两端压降的计算公式。     

偏心环状管流的数值模拟

在全面调研了国内外关于偏心环状管道层流的研究文献之后，发现几乎都利用经济公式或近似估计式进行水力计算，这与石油工业中的广泛应用不相适应，根据流体力学中N－S方程对层流的描述，再结合力学理论，对偏心环状管流的界面提出严密而科学的界面耦合条件，得到了完整描述偏心环状管流的适定的偏微分方程组，然后通过数值模拟，得到了偏心环状管流的数值解。     

油气田高压三通管件冲蚀磨损研究

为准确掌握高压三通管件在不同工况下管内多相流的流动规律以及冲蚀磨损破坏情况,在高压管汇材料冲蚀磨损试验的基础上,应用计算流体力学方法及FLUNT软件建立了适合于水力压裂工况的液固两相流数学模型及冲蚀计算模型,得到了在不同流动方式下,三通管件内液相及固体粒子的流动规律以及三通管件冲蚀磨损的分布规律,研究结果可以为油气田高压管汇的设计、制造、重点部位的监测等安全防护技术提供参考依据。     

气液两相流波动系数及其在流型识别中的应用

为了克服已有流型识别方法受主观影响大、在线识别困难和流型识别不准确等缺点，利用对气液两相流流型影响小、压力损失小的文丘里管测量差压信号,通过计算差压信号瞬时值平均方根与平均差压方根之间的比值得到气液两相流的波动系数，提出了双参数识别气液两相流流型的方法.波动系数表明了瞬时差压偏离平均差压的程度以及截面含气率的波动程度.两相流动越不稳定，截面含气率波动越大；气液两相流各截面状态的差异越大，波动系数越大.两相流波动系数表示两相流动的波动程度，使用波动系数可以直接将分层流与其他两相流流型区别开.实验结果表明，双参数识别气液两相流流型的方法受主观影响较小，可以有效识别泡状流、塞状流、弹状流、环状流和分层流.     

瞬态层流流动过程中牛顿流体的非牛顿效应

对牛顿流体在瞬态层流流动过程中所表面出来的非牛顿效应进行了详细的理论分析，提出了动量传播速度的概念，对牛顿粘性定律在瞬态层流问题中的应用进行了分析，建立了动量微分方程。并以牛顿流体一维瞬态层流流动问题为例对本文所述问题进行了分析和讨论。     

流体在SK型静态混合器中作层流流动时流体阻力计算的探讨

将流体在静态混合器中作的层流流动分解为直线运动和旋转运动，然后分别计算这两种运动在流管中的流体阻力，并将两者相加后得到SK型静态混合器中液体层流流动时流体阻力的计算式．最后通过实验进行验证。     

孔板流量计流场的数值模拟

基于对不可压缩流体流过孔板基本代数方程组的分析,自主开发了孔板流量计流场的数值模拟软件.详细分析软件收敛的条件,并给出了在层流和湍流条件下流出系数的计算结果.不仅将在湍流条件下的数值模拟结果与国际标准化组织(ISO)数据进行对比,同时,还将在层流条件下的数值模拟结果与试验数据进行对比.对比结果表明:在层流条件下,计算结果误差可控制在3％以内;而在湍流条件下,计算结果的误差可控制在2％以内.     

含颗粒的幂律流体两相湍流研究

建立了含颗粒的幂律流体两相流动控制方程，首次对泵离心叶轮内含颗粒的幂律流体两相流动进行了计算研究，计算结果表明：从进口到出口，幂律流体的速度减小，压力随半径增大逐渐升高，且压力面上的压力大于吸力面上的压力；吸力面上的颗粒拟温度小于压力面上的颗粒拟温度，且靠近壁面处的大于叶道中的；最后比较了液固两相流与含颗粒的幂律流体的两相流的流动，流体相的紊动能有一定的差别，而且颗粒拟温度也有较大差别。     

两平行旋转圆盘间隙内粘性层流的解析解

研究两平行旋转圆盘间隙内粘性层流的流动，求解解析解，方法通过分析两平行旋转圆盘间隙内粘性层流的流动特点，利用数量级比较的方法，对粘性流体运动方程（Ｎ－Ｓ方程）进行了简化，并进行积分以求得缝隙内粘性流场的解析解。结果求得了两平行旋转圆盘间隙内粘性层流的速度、压力、粘性力、剪切应力、粘性力矩和功率等多数。结论所得结果为涉及此类流场的机构，如滑差离合器、液压泵和马达的配流盘、液力止推轴承等的设计提供了理论基础和有效的方法。     

管路倾角对混输管线中分层流存在范围的影响

采用Kelvin-Helmholtz非稳定性理论导出的分层流界面稳定存在准则和Barnea提出的分层流与环状流转换准则，对不同管路倾角下分层流稳定存在范围进行了模拟，并在管线操作条件下，预测出分层流存在最大区域所对应的倾角，能为现场生产和两相分离器的设计提供理论依据。模拟计算结果表明，倾斜向上的两相管流中几乎不存在分层流；在下倾管线中，随着倾角增大，分层流存在区域逐渐增加，超过最大范围后，迅速减小直至消失；两相分离器的入口倾角在一30℃左右能获得最佳的分离效果。     

水平管内油—气—水三相流流型特性研究

对水平管内油－气－水三相流流型进行了实验研究,采用压差波动法区分流型。结果表明：水平管内油气水三相流动流型可分为油包水型泡状流、弹状流（间歇流）、分层流和环状流以及水包油型泡状流、弹状流（间歇流）、分层流和环状流。得到了含油率为０．２５,０．５,０．７５下的流型图。     

横向波纹通道内定型层流流动的研究

对平行放置的横向波纹平板形成的通道内的定型层流流动,以壁面波纹的波幅为小量进行了摄动展开,提出了一级近似模型.得到了速度分布的近似表达式,考察了流速和流量与壁面波纹的波幅、波数及上下波纹板的排布相位之间的关系.研究表明,对于波纹通道几何参数的不同组合,流量可能增大,也可能减小.     

低压铸造充型过程流场计算数值模拟

目的　研究低压铸造充型过程流场数值模拟的理论与方法． 方法　根据流体力学和低压铸造特点, 建立低压铸造条件下的控制方程、求解方法、初始条件、边界条件． 结果　利用建立的数学模型开发了流场模拟软件, 并应用于一试验件． 结论　所建立的数学模型及开发的软件证明是正确的．