动态旋流器流场数值模拟

采用Reynold应力模型对动态旋流器内流场进行数值模拟。结果表明，对速度场的分布规律和切向速度分布的涡结构做出了正确的预测，模拟值与文献实验数据基本吻合，证明该模型和算法的可行性。所建立的数学模型和使用的计算方法为深入探讨动态水力旋流器的流场特性、分离机理及结构优化设计提供了有效的途径。     

复合式水力旋流器内部流场的数值模拟

复合式水力旋流器是综合了动态和静态旋流器各自优点的新型水力旋流器.采用修正的RNGK-ε模型,对复合式水力旋流器内部流场进行了数值模拟.计算结果与实验所得数据基本吻合,证明了模型和算法的正确性.其中,轴向速度和切向速度的数值模拟结果和实际测量结果非常接近;在器壁附近的外自由涡区,切向速度的数值计算与实际测量数值基本一致.对径向速度分布规律的模拟将有助于对旋流器的结构及性能的分析,所建立的数学模型和所使用的计算方法为进一步研究复合式水力旋流器的分离机理、流场特性及结构优化设计提供了一条有效的途径.     

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。     

基于RSM模型的油-水旋流器单相流场特性模拟研究

为了获取油水分离的关键参数,采用RSM模型对旋流器的单相流场特性进行模拟研究,得到了网格图、流线图和切向速度。结果显示:旋流器单相流场中,流体在圆柱段的运动比较复杂,受到的各种作用力比较多,导致运动速度的变化也比较大; 大锥段流体的切向运动比较规律,且运动的范围和剧烈程度都有所下降; 小锥段流体的切向运动除了在范围和数值上比较小,其他都较为相似,底流段流体主要是轴向运动; 切向速度对分离特性具有重要影响,而入口处产生的湍流是影响流场的关键因素。     

水力旋流器内部流场数值模拟及分离性能分析

在分析水力旋流器基本组成与工作原理的基础上,采用计算流体力学(CFD)技术进行了水力旋流器的仿真模拟,分析了分流比、进口体积分数及溢流管壁厚对水力旋流器分离性能产生的影响。结果表明:分离性能随着分流比的升高而升高,但其升高的幅度由具体旋流器结构而定;随着体积分数的增加,旋流器对0.07～0.10mm粒径的分离效率呈简单的单调下降趋势;在相同操作条件下,旋流器溢流管壁厚的增加可以使分离效率提高,能耗降低。     

柱型水力旋流器单相流场数值模拟

运用RNGK-ε模型对柱型水力旋流器的全流场进行数值模拟,对模拟的切向速度、轴向速度、径向速度、动压、静压、流体运动轨迹进行分析。实验所测结果证明模拟结果是可靠的。     

油水分离用水力旋流器理论模型及数值模拟

深入研究了液 -液水力旋流器的流动机理和分散油相的流动特点及处理方法 ,并采用计算流体力学的原理和方法 ,建立了研究液 -液水力旋流器的物理模型、修正的三维k -ε模型 (即RNGk -ε模型 )和分散油相的代数滑移混合模型ASM。以SIMPLER算法为基础 ,研究了数值计算方法并做了实例计算。通过数值计算得到了液 -液水力旋流器内流体流动的速度矢量图、流线图和油相及水相等浓度分布图。计算结果与理论分析一致 ,证明了模型和算法的正确性 ,为进一步研究旋流器的结构优化、粒子跟踪和旋流器特性参数对分离效率的影响及旋流器性能预测等打下了良好基础     

不同湍流模型在旋流器数值模拟中的应用

水力旋流器内的流场非常复杂,而旋流器结构及操作上的相对简单又在一定程度上使人们忽视了其流场特性及分离机理研究的复杂性。为了在数值模拟时能够恰当地选择湍流模型,总结了国内外学者在利用CFD进行数值模拟时,采用标准κ-ε模型、RNGκ-ε模型、代数应力模型和雷诺应力模型以及离散相模型对水力旋流器流场的数值预报结果,并且简要分析了各湍流模型的特点,对今后需要深入开展的工作做了阐述。     

轴流式脱水型旋流器的流场分析与结构优化

以计算流体力学方法为基础,应用Fluent软件对采用轴向螺旋流道入口的脱水型水力旋流器进行了数值模拟。结果表明:溢流口直径较小严重影响溢流的出油效果,且底流口含油较多,即分离效果较差。通过加大溢流口直径,改变底流出口类型为切向出口加油核托举柱的形式,改变溢流口类型为扩口型溢流管,从而改善了油核的排出情况,降低了底流口的含油量,提高了分离器的分离性能。     

恒流堵塞器流场分析及在分层注水井应用

随着油田开发进入特高含水后期,层内、层间、平面矛盾愈发突出,分注井日渐增多,分注层段愈发细化,测调工作量逐年增加。恒流堵塞器其注水量不随水嘴前后压差而变化,因此不会受注水压力、地层压力以及其它层段影响,可实现1 a以上免投捞测调,大幅度减少测调工作量。为了提高7段及以上细分注水井的测调效率,对恒流堵塞器内部流场及动态响应等进行仿真研究,分析流场特性,优化堵塞器内部结构,从而延长恒流堵塞器的使用寿命,减少调配层段,提高测调效率,降低层间干扰,保证注水质量。     

井下智能节流器的设计与节流阀流场分析

为了满足智能完井和数字化油气田技术的发展需要,设计了一套适用于远程控制的井下智能节流器。介绍了智能节流器的结构体系和控制机理。通过ANSYS有限元软件对井下智能节流器结构进行了力学分析。采用流场分析方法对节流器的关键位置处流体的压力、速度以及温度场进行了分析。分析结果表明,设计的节流器结构满足要求,能为井下智能节流工艺技术的实施提供设备支撑,对相关智能化井下工具的研发具有参考意义。     

喷嘴孔径对PDC钻头井底流场影响的数值分析

根据实际PDC钻头结构．建立了2个不同孔弪四喷嘴PDC钻头模型,研究了喷嘴孔径对井底漫流特性的影响及漫流层高度和最大漫流速度。分析了流场的总体特点．得出了喷嘴孔径对PDC钻头井底流场的各种影响。     

钻井离心机流场特性及重晶石回收效率分析

针对超深井高密度钻井液中重晶石的回收效率问题,将钻井液考虑为液-固-固流体模型,分析了离心机内流场的瞬态变化过程以及多种因素对重晶石和有害固相分布的影响,并对重晶石的回收效率进行了分析。分析结果表明：离心机沉渣池重晶石的体积分数远大于有害固相,轴向速度在离心机溢流口处达到最大;随着钻井液黏度的增大,沉渣池重晶石的回收效率明显降低,溢流口的重晶石体积分数呈现上升的趋势;随着转速和重晶石粒径的增大,沉渣池重晶石体积分数逐渐升高,溢流口返出的重晶石体积分数呈现下降趋势;粒径对重晶石的回收效率有很大影响。所得结论可以为钻井液中重晶石的回收与有害固相物的去除提供理论指导。     

天然气全焊接球阀开闭过程流场分析

全焊接球阀具备启闭速度快、密封性好及可靠性高等优势,在石化、天然气、冶金、电力和造纸等行业输送管道中应用广泛.全焊接球阀开闭过程中高速介质会对壁面产生一定程度的冲蚀腐蚀,阀体一旦泄漏或者关闭不严,会造成很大的损失.球阀的流场分布与阀门的安全使用寿命密切相关,分析阀体内的流场分布对球阀流道设计和密封设计具有重要意义.采用...     

液力扭转冲击器典型工艺孔参数对流场影响

应用ANSYS软件中的Fluent模块对液力扭转冲击器内部含工艺孔的流道流场进行数值计算和仿真分析,比较了不同工艺孔长度和不同工艺孔直径对流道压力产生的影响。通过分析压力云图和速度流线云图,得到使流道压力损失最小的最佳工艺孔长度和最佳工艺孔直径,并探讨了造成压力损失的原因。为液力扭转冲击器的优化设计提供理论依据。     

基于流固耦合的尼龙网流场特性及变形分析

考虑到柔性网衣在水流作用下易发生变形,会造成网箱有效体积减小并伴随网衣撕裂风险,因此研究网衣周围流场变化及网衣变形特性具有重要意义。基于剪应力SST k-ω湍流模型,结合ANSYS Workbench的单向流固耦合(Fluid-Solid Interaction, FSI)方法,将网衣所受压力作为输入载荷施加在平面网表面,研究在不同流速、网衣密实度和攻角情况下平面尼龙无结网衣的流场特性,对大变形非线性网衣结构的有限元模型进行分析。结果表明基于FSI的单向耦合数值模拟用于平面网衣变形及流场特性分析具有可行性,网衣造成的流速降低现象在不同攻角条件下的差异较明显。得到网衣水动力系数在不同流速、网衣密实度和攻角下的变化情况,以及平面网的等效应力分布特点和变形随攻角变化的特性,发现从网衣中心网线至边缘位置网线处的应力由大逐渐变小,最终在网线固定端附近发现应力最大位置。     

径向钻井倾斜井底高压水射流流场分析

为了对径向钻井倾斜井底高压水射流的流场进行研究,建立了三维单喷嘴水射流井底模型,采用Fluent软件对模型的流场结构进行了数值模拟分析。分析结果表明,径向钻井高压水射流喷嘴外部流场中存在"负压效应"和"水垫现象",负压的存在有利于射流从喷嘴内部流出,水垫会对喷头的推进产生阻碍作用;当径向钻井临时井底倾斜角度为0°时,射流到达井底后沿井底壁面中心向外对称流动,但随着井底墙壁倾斜角度的增大,由于倾斜井底的引流作用,大部分流体会沿着井底倾斜的方向流动,并且沿倾斜方向的流速较大;径向钻井中,如果井底是倾斜的,则沿着井底倾斜方向的压力比井底另一侧高。     

复合钻井用新型金刚石钻头研制及现场试验

针对复合钻井钻头转速高、井下动力钻具的输出扭矩受限制的特点,研制了一种尖圆混合布齿、低扭矩的新型金刚石钻头.现场试验证明,新型金刚石钻头扭矩小,寿命长,在相近条件下,比邻井常规金刚石钻头的机械钻速提高30.1%～36.2%,能更好地适应复合钻井的需要.     

基于CFX软件油气混输泵压缩级流场模拟及分析

利用CFX软件,在多重参考坐标系下采用欧拉方法的双流体湍流模型来计算油气混输泵单级内三维气液两相流场。通过压力场、速度场及气液相分布的分析,探讨了气液混合介质在油气混输泵单个压缩级内部的流动规律,并对单个压缩级外特性进行了预测。模拟和试验的对比结果表明：该计算模型能较好地预测多相混输泵在较低入口含气率工况下的性能,而当多相混输泵入口含气率比较高时,模拟值和试验值有一定的偏差。