挡板形式对盘形均布器均布性能影响模拟研究

为了对海上晃荡条件下液化天然气用绕管式换热器盘形均布器进行设计优化,采用数值模拟的方法建立了基于VOF两相流及RNG k-ε湍流模型的晃荡均流计算模型,模拟了横摇条件下不同挡板形式盘形均布器的均布性能。模拟结果表明:横摇条件下设置挡板可以改善盘形均布器均布性能,增加挡板高度与数目都可以使盘形均布器均布性能得到改善。为有效改善盘形均布器流动均布性能,竖直挡板高度应高于液位高度,水平挡板高度应低于液位高度。     

板翅式换热器注液封条气水两相流分配特性实验研究

气液两相流分配不均匀是板翅式换热器换热性能下降的因素之一,在入口处设置注液封条结构能够改善两相流分配的不均匀性。为了研究在不同流量条件下注液封条对两相流的分配情况,本文以空气和水为介质通过实验研究了注液封条结构的两相流分配特性。研究表明:注液封条结构的气相均匀性好于液相。在给定的气液流量条件下,随着气液流量的减小,注液封条均匀性变差。     

倾斜安装对注液封条两相流分配特性的影响

板翅式换热器作为天然气液化(LNG)工艺中主低温换热器,其内部两相冷剂分配不均影响了换热性能,并导致天然气液化效率降低。为了探究不同倾斜安装形式的LNG板翅式换热器内部两相流动均布特性,以注液封条作为LNG板翅式换热器内的两相均布结构,采用数值模拟的方法研究两相冷剂在不同倾斜安装位置注液封条内的流动均布规律。对比分析40个工况下的流量不均匀度以及离散系数,结果表明:(1)注液封条内气液两相的分配特性为中间通道流量大于两侧通道流量,不同安装形式对注液封条内两相分配的总趋势影响较小;(2)不同偏移角度下,不同安装形式的注液封条两相均匀性变化规律不同,封条竖直向上安装均匀性随偏移角度增加而优化,竖直向下安装左偏均匀性优于右偏,水平安装均匀性随偏移角度变化较小;(3)侧倾对于不同安装形式的注液封条均匀性影响一致,侧倾角度越大,均匀性越差。因此,在实际工程中,应避免侧倾安装形式。     

晃动参数对绕管式换热器环形均布器均布性能影响的模拟研究

FLNG绕管式换热器在运行过程中,受到海上波浪的影响,其内部气液两相的分配情况发生变化,对FLNG绕管式换热器的换热效率造成影响。本文提出了一种新型的绕管式换热器两相均布器结构——环形均布器,并利用数值模拟方法,分析研究了不同的晃动参数对环形均布器气液两相分配均匀性的影响。模拟结果表明:晃动条件对环形均布器的气液两相的均匀性有一定的影响;随着晃动幅度的增大,环形均布器的均匀性恶化;随着晃动周期的增加,环形均布器的均匀性得到改善。因此,可以通过优化环形均布器的通道位置和采用减震减摇的措施,使绕管式换热器的气液分配趋于均匀。     

戽流消能水力特性数值模拟

采用RNG κ-ε紊流模型,结合气液两相流VOF模型以及标准壁面函数法对干捞水电站戽流消能水力特性进行数值模拟。得到了在设计洪水位条件下溢流坝下游河床自由水面、压强、流场分布以及消能影响范围等水力特性的变化规律。通过模拟结果与电站实际运行情况进行对比分析可知,本方法能够准确模拟出戽流消能的各项水力特性,并且为消能工的设计和优化提供参考依据     

运行参数对绕管式换热器环形均布器均布性能影响模拟研究

本文提出了一种适用于绕管式换热器的两相均布装置—环形均布器。为了研究运行参数对其均布性的影响,基于VOF两相流及Realizable k-ε湍流模型,研究了环形均布器模型在不同运行条件下的均布性能。模拟结果表明:随着气相入口速度的增大,环形均布器的液相均匀性先变好后变差;随着液相入口压力的增大,环形均布器的液相均匀性得到改善。     

换热网络优化中换热单元均布处理的周期性影响分析

为了避免相邻换热单元之间无法产生新换热单元,提升节点非结构模型在算法优化中的适应性,基于换热单元均布策略分析了均布周期对换热网络进化的影响,提出加权均布策略。结果表明:均布策略只在相邻换热单元之间产生新换热单元时才会产生一定影响,且均布策略的采用周期过大或过小都会对换热网络优化产生不利影响;通过两个不同规模的算例进行验证,得到的结果分别为5 169 910和1 511 549$/a;加权均布策略能够提高算法在节点非结构模型中的优化性能。     

高温高压三维物理模型热损失控制及实验研究

高温高压注蒸汽三维物理模拟实验是进行稠油热采机理研究及优化油田开发方案的有效方法,模型是高温高压注蒸汽三维物理模拟实验装置的核心部分。为模拟真实油藏条件必须合理控制模型热损失。基于理论计算方法,采用热流数值模拟技术,提出了一种实验模型热损失控制设计方法。采用该方法,在氮气作为围压介质的大型高温高压三维物理模拟实验系统上实施了模型热损失控制方案。实验结果表明,模型热损失得到有效控制,油藏中蒸汽腔扩展得以真实模拟。     

LNG绕管式换热器管侧冷凝流型数值模拟

为了对液化天然气(LNG)用绕管式换热器管侧冷凝流型变化进行预测,本文用数值模拟的方法建立了基于VOF多相流、RSM湍流模型和Lee相变模型的冷凝计算模型,模拟了管侧三股流的冷凝流型,结果表明天然气在超临界压力下冷凝,气液物性接近,流型均具有均匀混合的特性,可采用均相流方法来计算;预冷段和液化段轻烃混合冷剂的冷凝流型主要有雾状流、环状流和分层流,流速越大环状流占的比重越大。     

水力旋流器流场的数值模拟研究

用计算流体力学软件FLUENT，采用RSM模型对油水分离用水力旋流器的流场进行了数值模拟。模拟结果表明旋流器流场呈Rankine涡的特点，且与他人实验结果吻合较好，说明该湍流模型和算法是可行的；旋流器上游区内流体紊流现象严重，两侧有循环流存在，这都对两相分离不利，应改进结构以改变这种流动形式；另外还对油-水两相流场进行了研究．初步揭示了液-液两相分离的现象，这都为进一步研究旋流器的结构优化提供了参考。     

利用首腔窄化强化折流板型太阳能集热器性能研究

通过数值模拟和实验验证的方法对利用首腔窄化提升折流板型太阳能集热器热性能进行研究。运用数值分析方法分析5种首腔窄化模型的流动换热特性,获得窄化首腔强化集热性能优化的方法。结果表明,首腔宽度对集热器效率有重要影响,而对集热器阻力影响很小,对于特定尺度的折流板型集热器,存在最优窄化宽度。在该文的计算工况范围内,首腔窄化模型相比于折流板均布模型的集热效率增长率最大为16.90%。通过建立1.0∶0.5实验模型对首腔窄化方法的有效性进行验证,实验结果表明首腔窄化方法对于运行工况不敏感,具有较稳定的优化效果,适合向不同应用领域、不同气候地区推广。该文提出的方法为折流板型太阳能空气集热器热性能优化提供了一种新思路。     

基于RTD曲线优化八流中间包控流装置的研究

控流装置对钢液流动特性的影响较大,采用物理模拟结合数值模拟的方法对某钢厂八流中间包进行了挡墙优化,分析了不同挡墙方案中间包的RTD曲线并进行相关计算,根据计算结果选取较优方案。水模型实验和数值模拟结果表明,原型中间包加入控流装置后流场趋于合理,钢液的停留时间比较一致。其中,V-2方案的死区体积分数小,各流一致性好,有利于均匀钢液的成分和温度,促进夹杂物上浮,综合效果好。     

投产时温度对气液两相流管道输送的影响

为研究投产时入口流体温度、环境温度对气液两相流管道输送的影响,采用OLGA多相流数值模拟软件,建立外输管道传热模型,得到投产初期不同输送温度下管道末端段塞流捕集器的油气处理量;分析了季节因素导致的地温差异对气液两相流管道输送的影响;得到由于温度差异导致的管道内压力、总积液量、气液两相体积流量的变化。在相同输送条件下流体温度越低管道末端分离出的液相体积流量越大,管道内的总积液量也越大;相反,随着流体温度的升高,管道末端分离出的液量逐渐减少,管道内的总积液量也减少。     

低流阻系数轴流式止回阀的内部流场分析

为了设计公称直径为DN200的低流阻系数轴流式止回阀,并准确分析其压力损失和流阻特性,在其原有的结构基础上,用汇源法设计止回阀的阀芯结构,得到结构优化后的轴流式止回阀。基于FLUENT(商用计算流体力学)软件提供的标准k-ε两方程湍流模型,对结构优化后的轴流式止回阀进行三维流道数值模拟,求解出不同工况下的压力云图和速度流线图,计算出优化后的止回阀流阻系数在0.272以下,小于优化前的0.4。最后,总结出进口压力、进口速度与流阻系数之间的关系。计算结果表明:在止回阀流道结构保持不变的情况下,影响止回阀流阻系数的主要因素是进口平均速度,随着进口流速的增大,止回阀的流阻系数呈逐渐减小的趋势;在进口速度保持不变的情况下,进口压力的变化对止回阀的流阻系数影响较小。     

水平管降膜蒸发器中不同形式的布液器对内部流场流动影响的数值模拟

应用Fluent两相流VOF模型,数值模拟水平管降膜蒸发器内部流场流动的过程。提出3种不同结构的布液器,分别对蒸发器内部流动特性进行了比较分析,得到气液两相图、速度云图、XY图等。模拟结果表明:中间开孔布液器使两部分蒸发管阵产生的蒸汽通过中间蒸汽排气口疏导出去,换热面大,使液体分配较均匀,更为合理,有利于蒸发器内部整体流场的优化设计。研究结果可为降膜蒸发器的优化设计提供理论依据。     

气-液喷射器工作参数的数值模拟

建立了气-液喷射器工作过程的一维稳态模型。运用数值计算方法对模型进行求解,采用Nabil Beithou等中的定解条件,计算了水为工质时的气-液喷射器内轴向压力分布。计算结果表明,本模型得到的气-液喷射器轴向压力分布与相同条件下Cattadori的实验值吻合较好；以实验结果为基准,本模型蒸汽喷嘴数值模拟结果比Nabil Beithou等的结果大为改善。对太阳能双喷射式制冷系统中的气-液喷射器进行了模拟,得到轴向压力分布和速度分布,结果表明,喷射系数随工作压力的升高而降低。     

发酵罐内固液两相流的数值模拟

以大连市某污泥处理厂为研究背景,以其厌氧发酵罐为研究对象,利用Fluent软件,采用RNG湍流模型、多相流中的混合模型对发酵罐内侧进式搅拌器对污泥与水固液两相的三维流动的影响进行数值模拟。通过模拟得到罐内速度场、固相浓度场的分布情况,分析对固相污泥的均匀分布产生影响的因素,对厌氧发酵过程中搅拌器的运行参数及结构参数的优化提供理论依据。     

单嘴精炼炉吹氩喷嘴个数对钢液流场和循环流量影响的数值模拟

为了研究在相同真空度和相同吹氩流量的条件下喷嘴分布方式对单嘴精炼炉中钢液的流场和循环流量的影响,基于欧拉-欧拉双流体模型,采用商业软件CFX对150t单嘴精炼炉的精炼过程进行了数值模拟。结果表明：单喷嘴和双喷嘴下钢液流场保持对称结构;单个喷嘴下钢液流场为一侧上升流,另一侧为下降流结构;单个喷嘴时循环流量最大。     

一种利用注采数据评价水驱油藏井间连通性的新方法

针对目前通过示踪剂监测评价水驱油藏井间连通性存在成本高、周期长的问题,基于电容模型,以油田实际注采数据为基础,利用多种群遗传算法对井间连通系数进行了定量反演。首先忽略重力、毛细管力和其他外来流体侵入的影响,考虑油藏流体压缩性,推导出一注一采系统中油井产液量与其初始产液量、水井注入量以及油井井底流压的关系,然后根据叠加原理将此关系式扩展到多注多采油藏系统,最后考虑周围生产井的干扰和区块注采不平衡等因素,建立了油水井间动态连通性模型;将油水井注采数据按地层系数劈分到研究层位,并以此为基础,利用多种群遗传算法优化模型中的时间参数,进而反演得到井间连通系数。相比于传统梯度优化算法,多种群遗传算法极大地降低了模型求解过程的复杂性,且全局寻优能力较强,较好地克服了标准遗传算法"早熟"的缺点。研究结果表明,该方法计算出的连通性系数与示踪剂监测结果吻合度较高,证明该方法具有较好的可行性和现场应用价值。     

杏林湾排涝泵站竖井贯流泵装置进出水流道流态的数值分析

运用三维湍流数值模拟方法对杏林湾排涝泵站竖井贯流泵装置进出水流道流态进行数值模拟,分析进水流道的流场均匀度和出水流道的扩散均匀性,提出优化方案。模拟结果表明,优化后的竖井贯流泵装置,在均匀进流的条件下,进水流道内的水流流态较好,竖井两侧流道内的水流流速分布较均匀,未出现明显的漩涡、回流等不良流态,水泵进流均匀、平顺;出水流道通过设置中隔墩的长度,不仅水流流态得到一定改善,而且中隔墩两侧水流流量分配基本均匀,有助于保证泵站良好的出水条件。