基于CFD分析的涡轮钻具力学性能预测

以φ115mm涡轮钻具涡轮为研究对象，采用实体建模、CFD前置处理器等工具生成涡轮定、转子的单周期跨叶片流道计算模型，应用CFD(计算流体动力学)商用软件研究分析了其在不同转速下的内流场。重点分析了转子叶片表面压力场的分布情况，并将模拟结果与10级涡轮台架的实验数据进行了对比，证明CFD模拟分析的有效性，为预测分析涡轮钻具力学性能、改进叶型设计、提高叶型的水力性能具有重要的指导意义。     

应用CFD软件模拟Φ115 mm涡轮钻具机械特性

应用CFD软件对涡轮钻具组的内流场进行了分析研究，重点讨论了模拟压降和扭矩。考虑容积损失和摩擦损失的影响，采用三元流动设计理论，用粘性流体代替理想流体，用湍流代替层流，研究跨叶片的流场及其流体与叶片的相互作用，计算压降的理论预测值与实测值非常接近，修正后的模拟扭矩基本等于对应转速下的实测值，模拟总效率曲线也与实测曲线基本吻合。通过模拟，获得了较详细的内流场数据，揭示了内流场与外特性之间的关系，进一步说明CFD的有效性，对改进涡轮机械性能指明了途径。     

井下泥浆涡轮设计及性能分析

根据已知参数进行了井下泥浆涡轮的设计，并采用FLUENT6．0对设计的涡轮进行数值模拟，对涡轮的内流场进行分析，获得涡轮的输出功率与转速、压降与转速之间的关系曲线，确保所设计的涡轮能够满足性能要求。     

粉煤三通换向阀内气固两相流动的数值模拟

本文采用CFD数值模拟方法对粉煤三通换向阀内的气固两相流动进行了数值模拟研究,得到了阀门的内流场特性。模拟分析结果可为流道结构优化指明方向。     

环流系数对涡轮叶栅内流场的影响

应用ＰＩＶ技术对涡轮钻具涡轮叶型环流系数分别为３．３、７．７４、１１．６的三种涡轮叶栅模型进行了内流场测试。利用拓扑图论法经计算机对获得的ＰＩＶ图象信息进行处理，得到涡轮叶栅内流场某一时刻Ｓ１ｍ流面的速度矢量场和旋度场。分析表明，随着环流系数增大，液体流入涡轮转子叶栅的液流角有所减小，转子叶栅进出口液流转折角的有所增大，但叶栅内流场分布情况明显变差，使液体能量损失增大。     

环流系数对涡轮时栅内流场的影响

应用ＰＩＶ技术对涡轮钻具涡轮叶型环流系数分别为３．３、７．７４、１１．６的三种涡轮叶栅模型进行了内流场测试。利用拓扑图论法经计算机对获得的ＰＩＶ图象信息进行处理，得到涡轮叶栅内流场某一时刻Ｓ１ｍ流面的速度矢量场和旋度场。分析结果表明，随着环流系数增大，液体流入涡轮转子叶栅的液流角有所减小，转子叶栅进出口液流转折角有所增大，但叶栅内流场分布情况明显变差，使液体能量损失增大。建议不采用环流系数大于４的涡轮叶型。     

贴体坐标在层状介质缝内流场数值模拟中的应用研究

处理任意形状且属于运动的裂缝边界是全三维水力压裂数值模拟技术所面临的技术难题之一。为了有效地攻克这一技术难关,在层状介质缝内流场数值模拟中,采用了有效的贴体坐标变换,成功地将二维缝内流场计算从复杂的物理域转换到规则的计算域,从而为我国全三维水力压裂数值模拟软件的开发和应用提供了良好的理论基础和新的思路。     

基于CFD的气阀内气体流动规律模拟

采用CFD对气阀内气体流动规律进行了仿真计算.利用Gambit建立了气阀内流道模型,进口边界和出口边界压力取均匀分布,采用修正SIMPLEC算法,经过100次迭代,计算了吸气和排气时气阀内气体的速度场和压力场分布,分析了气阀的性能特点,为气阀的设计和改造提供了理论依据.     

基于CFD数值模拟的立式中心搅拌器有限元分析

通过CAD软件建立了立式中心搅拌器实体模型，采用计算流体动力学（CFD）方法对搅拌器内流场油水两相流进行了数值模拟，得出其密度分布、迹线图和固液交界面的压力场分布等。对固体结构划分有限单元网格后将固液壁面压力值通过形函数转化为单元节点的集中力，进而运用有限元法对搅拌器进行强度分析，为搅拌器结构尺寸设计提供定量依据。     

SULZER SMX型静态混合器内部流场数值模拟

采用CFD方法,应用Fluent6．3．26软件对SMX型静态混合器内流场的流动及传热特性进行了数值模拟。通过对不同层流状态计算结果的对比分析可知,SMX型静态混合器对流体有良好的混合和强化传热能力。数值模拟得出,随着雷诺数的增大,流体的压降增大,摩擦因数减小,流经某一截面的流体平均温度降低,传热系数增大;与2个板片的模型相比,4个板片的模型在流动特性上略差,在传热特性和混合方面要强一些。用CFD方法计算的SMX型静态混合器内的流场可为高效SMX型静态混合器内流场的设计提供参考依据。     

特大井喷H2S扩散的数值模拟分析

含H2S气体的高压井喷是一个非常复杂的扩散问题,涉及多组分气体的混合、运移、扩散、气象条件以及复杂的地形空间影响。为此,采用可行的计算流体动力学（CFD）对这一复杂的大空间流场问题进行了数值模拟研究,根据重庆开县特大井喷事故现场三维地貌等高线数据建立了井喷H2S扩散的CFD流场计算的有限元模型,结合当时气象条件,用Fluent软件的UDF功能编写了边界间歇风速的函数,数学模型中采用了适合于预测大气流动的大涡模拟运动方程,将CFD有限元模型和建立的数学模型用Fluent软件的解算器,对H2S气体的扩散和运移规律进行了详细的数值模拟研究,获得了H2S气体在该井场周围山谷地形的积聚、运移规律以及风向对气云扩散的影响,获得了H2S和CH4两种气体扩散的时空分布云图。模拟结果和事故现场调查结果一致。     

含CO2天然气井井喷流场特征

为研究含CO2天然气井井喷后的流场特性进而为确定安全防护距离提供科学依据,采用流体力学理论与计算流体力学(CFD)技术相结合的方法分析了井喷的流场特征,阐述了井喷流场各个阶段的扩散机理,模拟所需的定解条件及数值计算方法.井喷整个过程可划分为临界流、等熵膨胀、可压缩射流、不可压缩射流、重气扩散和非重气扩散6个阶段.采用CFD模拟方法模拟得出含CO2天然气井井喷气体速度场,气体膨胀速度可达700 m/s以上;分析了CO2浓度分布规律,在等熵膨胀区的内层区域CO2气体质量浓度均匀分布,而在外层区域内,CO2 的质量浓度急剧降低,CO2质量浓度随扩散距离的变化符合高斯分布.理论预测与模拟结果具有很好的一致性,表明提出的井喷流场理论分析与CFD模拟方法是切实可行的.     

水力旋流器内组合涡运动的量化研究

为了深入分析旋流分离技术基础理论的机理,采用CFD技术的雷诺应力湍流模型,对旋流器内部流场关键特征参数进行三维数值模拟并验证其正确性,与相关报道的相对误差均在5%以内。在此基础上采用统计平均法对关键区域参数数据进行统计平均处理,相关数据和分布曲线表明,流场可划分为组合涡运动(包括强制涡、准自由涡)及边界层两大区域,得出其相应的运动特性,并量化出每个区域对应的半径位置;分析同时得出重要结论:组合涡运动指数(n)在流场中不是原有理论认为的一个常数,而是分两段与其沿半径具体位置(r)相关的函数,并根据数据线性回归给出定量经验公式。通过与原有理论计算及相关报道的对比分析,验证了上述经验公式的正确性,进一步完善了原有的流场基础理论,对指导旋流器的设计计算具有实际应用意义。     

旋涡氢气鼓风机性能数值模拟

应用CFD技术对旋涡氢气鼓风机内部三维流场进行模拟 ,探讨了叶片、隔板、间隙与出口管结构对鼓风机性能的影响及其影响机理     

��ά����Ԫ����ģ��������꾮�е�Ӧ���о�

文章用热流场模拟射孔完井渗流场,建立了射孔完井热流和裸眼井热流有限元二维（２Ｄ）模型,根据该模型,文中分析了理想情况裸眼完井模型的渗流速度场分布,得到了其模型出口处的线流量（Ｑｒ）,为射孔完井模型出口处线流量（Ｑｐ）提供了比较基准。同时文中研究了射孔深度、有无钻井污染和压实带情况下,孔眼内流体流速、压实带外边界渗流速度及产能比与孔深、孔密的关系等,从这些研究中,对射孔完井得到了一些新认识,如孔眼内     

基于CFD的水力旋流器流场模拟研究

介绍了一种利用CFD软件进行水力旋流器流场模拟的方法,展示了对旋流器流场最重要的几个物理量的模拟结果,即静压力、切线速度、密度以及空气柱等的分布情况。通过对以上几个主要参数的模拟结果分析,发现模拟结果基本满足(准)自由涡运动规律;对于具体结构的旋流器,可以利用模拟结果较准确地得出旋流器的结构参数n,为旋流器设计提供可靠的设计依据,亦可研究不同工况下水力旋流器的处理效果。     

重整反应器扇形管变形损坏机理及对策研究

以正交各向异性板理论简化催化重整反应器扇形管开孔区域,采用ANSYS软件对扇形管进行特征值屈曲分析。采用计算流体力学软件FLUENT模拟反应器内部流场,阐述反应器内部油气流动对扇形管变形的影响。根据分析结果及扇形管实际变形状态,得出扇形管的损坏机理为特殊工况下的外压失稳。提出了通过加强圈提高扇形管抗变形能力的改进方案。有限元分析结果证明该方案的可行性。     

螺旋式油水分离装置分离行为仿真研究

提出一种螺旋形流道的新型油水分离装置。应用计算流体动力学(CFD)理论,建立了截面为等腰梯形的7圈圆柱螺旋+6圈圆锥螺旋组合而成的仿真模型,并对该装置进行了流道内流场仿真计算。对多种不同截面形状流道的分析比较表明,该装置能用于油井采出液的油水分离,具有结构简单,操作压力低的特点,且梯形截面流道的分离性能优于其它截面形式流道。     

An experimental design approach for investigating and modeling wax deposition based on a new cylindrical Couette apparatus

The authors report an experimental study carried out through a newly developed Couette apparatus on evaluating the influence of important operating factors such as wall oil temperature, temperature difference (△T) and flow rate. It is found that wax crystal solubility coefficient, temperature gradient, and sheer stress at the wall play leading roles on the internal mechanism. CFD software is adopted for numerical calculation and the result agrees well with the distribution of the flow and temperature field in actual pipelines so that precise parameter values under related experimental conditions are obtained. An improved dynamic wax deposition model considering the enhance effect of resin and asphaltene as well as static deposition condition is established with an average error of 5.6%. Thus the feasibility of the method based on the new apparatus for further research is implied.