一维水驱油水两相Buckley-Leverett方程数值模拟及应用

1一维油水两相Buckley-Leverett方程在一维水驱油的物理试验中,假设流体不可压缩且不考虑毛管压力和重力作用,源汇项只出现在一维油藏的两端,此时水驱油方程可以简化为:x[kμkoro px]=φSto(1)x[kμkwrw px]=φS tw(2)令:λo=kμkoroλw=kμkwrwλ=λo λw f w=λλw将式(1-1)和(1-2)相加得:x(λxp)=0(3)上式(3)表示,当瞬时产液量一定时,沿流动方向各界面上得流速保持不变,即:λxp=-AQ=常数或xp=-λQA(4)将(4)式代入(2)式得:S tw=-AQφf x w(5)式(5)即为Buckley-Leverett方程,该方程与其它方程相比,形式简单,易于求解,但由于它忽略了…     

一维水驱油水两相Buckley-Leverett数值模拟及应用方程

1一维油水两相Buckley-Leverett方程 在一维水驱油的物理试验中，假设流体不可压缩且不考虑毛管压力和重力作用，源汇项只出现在一维油藏的两端，此时水驱油方程可以简化为：     

加温加压下CFD-PBM耦合模型空气-水两相流数值模拟研究

计算流体力学与群体平衡模型（CFD-PBM）结合可有效地模拟鼓泡塔内流体行为,较准确地预测流场、相含率以及局部气泡尺寸分布。以直径100 mm、高1.3 m的加温加压鼓泡塔为模拟对象,在系统压力为1 MPa、表观气速为0.08~0.24 m/s、温度为30~160℃条件下系统地考察了空气-水体系的表观气速、温度以及固含率对平均气含率、大小气泡气含率、气泡直径和气泡尺寸分布等参数的影响。结果表明,平均气含率的模拟结果和实验值在10%的误差范围内吻合较好;温度的变化主要影响了塔内气泡的聚并和破碎,并用聚并破碎的机理解释了温度对其流体行为的影响。     

循环曝气生物滤池空气-水两相流数值模拟研究

采用计算流体动力学和FLUENT软件模拟了循环曝气生物滤池中空气和水两相以不同的体积流量比接触时水中溶解氧的浓度分布和滤池内循环水的流动状况。模拟结果表明,随着qV(空气)∶qV(水)的增大,溶解氧在水中分布更加均匀,水中溶解氧的平均浓度也不断上升,但增速逐渐变小,当qV(空气)∶qV(水)24∶1时变化已不明显;循环水的流速随着qV(空气)∶qV(水)的增大而上升,循环流量可以达到进水量的20倍以上;生物滤池填料层中水的流动状态为层流,曝气筒中水的流动状态为湍流,既有利于强化气液两相的传质,也有利于废水生物降解和提高系统抗冲击能力。     

超音速气雾两相流弛豫过程数值模拟

建立了拉伐尔喷管超音速气雾两相流模型。重点模拟了气雾两相流弛豫过程,在 ５～２０μｍ的雾粒直径范围内弛豫时间为１０－２ｍｓ量级。占总量８０％的非平衡相际传递发生在弛豫期内。加大雾气质量比、减小雾粒直径均有利于缩短弛豫时间,强化传递过程。     

氧气射流作用下的电弧炉熔池两相流数值模拟

建立了单氧枪供氧强度为3000 m3/h时炉壁氧气射流冲击电弧炉熔池的三维两相流数值模型. 流体动力学数值模拟结果表明,在超音速射流作用下,熔池中形成的涡流促进了钢液循环流动,涡流中心位置处于液面下0.3 m、距熔池中心1.6 m处,位于氧枪轴线上、涡流中心以下的钢液流的速度呈分段线性分布. 竖直方向每降低1 cm,熔池中下部的钢液速度降低0.0015~0.002 m/s,靠近炉底的钢液速度降低0.006~0.007 m/s. 熔池表层钢液直接受射流的冲击作用,在喷吹初期钢液速度即可达0.1~0.5 m/s,之后基本不变;熔池中下部和偏心炉底区钢液速度最低,速度随喷吹时间增加而增加.     

超临界CO_2流体萃取大豆油的研究与数值模拟

本文建立了一套超临界流体萃取的实验装置 ,在压力为 2 0MPa～ 30MPa ,温度为30 8K～ 32 3K的条件下 ,研究了用超临界二氧化碳萃取大豆油。试验证明用超临界流萃取的方法可以较为完全地得到大豆中的油分。基于固定床、积分柱塞流与微分混合流的假设建立了理论计算模型 ,使用这个模型可以根据装料量少耗时短的微分萃取试验结果来较为准确地计算出相同条件下积分萃取的过程。经本试验结果比较证明该方法简便可行 ,在本文条件下误差小于 6 % ,是对超临界流体萃取放大研究的一种探索     

超临界CO_2萃取水冬瓜油

研究了用超临界ＣＯ２流体从水冬瓜果实中提取油品的工艺,探索了操作压力、温度、流量及时间对水冬瓜油的萃取率的影响。分析了萃取条件与油品质量的关系,并综合得出了超临界ＣＯ２萃取水冬瓜油的最佳萃取条件。     

滑移壁面蛇形微通道两相流数值模拟

基于Fluent平台,采用CLSVOF方法对滑移壁面蛇形微通道气液两相流动进行了数值计算。计算选用的方法与理论结果具有较好的一致性,同时可以表明疏水壁面会产生滑移现象,且在高度较小的微通道内滑移效果更显著,从而减小通道内流体流动阻力,实现减阻;不同壁面性质通道内流体流动情况的计算结果表明,滑移壁面对截面速度分布趋势几乎没有影响,但上下壁面疏水性不同会影响通道截面最大速度分布。此外接触角及相对粗糙度对滑移特性影响较大,合理设计壁面润湿性及微粗糙元结构可以最大限度发挥滑移现象引起的减阻效果;与无滑移壁面相比,滑移壁面微通道内传热效果更好,且随滑移速度的增大,通道换热增强。     

滑移壁面蛇形微通道两相流数值模拟

基于Fluent平台,采用CLSVOF方法对滑移壁面蛇形微通道气液两相流动进行了数值计算。计算选用的方法与理论结果具有较好的一致性,同时可以表明疏水壁面会产生滑移现象,且在高度较小的微通道内滑移效果更显著,从而减小通道内流体流动阻力,实现减阻;不同壁面性质通道内流体流动情况的计算结果表明,滑移壁面对截面速度分布趋势几乎没有影响,但上下壁面疏水性不同会影响通道截面最大速度分布。此外接触角及相对粗糙度对滑移特性影响较大,合理设计壁面润湿性及微粗糙元结构可以最大限度发挥滑移现象引起的减阻效果;与无滑移壁面相比,滑移壁面微通道内传热效果更好,且随滑移速度的增大,通道换热增强。     

流化床中气固两相流数值模拟技术研究进展

从气固耦合方式、曳力模型、流动特性及反应特性等方面综述了数值模拟技术在气固流化床方向的应用进展以及发展趋势.     

空气钻井环空气固两相流三维数值模拟

应用CFD软件对空气钻井环空气固两相流动进行数值模拟研究。模拟结果显示,不同入口速度条件下,压强分布的趋势基本一致,气体入口速度越大,压强速率变化越快;在斜井中,空气和岩屑的速度分布并不均匀,环空区域明显大于近壁面区域,最大流速发生在井筒环空区域上部,当气体流速与岩屑速度接近时,携岩效果并不理想;井筒内岩屑浓度的分布并不相同,环空区域岩屑的平均浓度明显大于近壁面处。     

微小通道内气液两相流数值模拟

基于CFD流体动力学计算软件FLUENT模拟了微小通道中气液两相流流动与换热,分析了截面方管与截面圆管内不同含气率下两相流的换热特性;对比微小通道内气液两相流的温度及含气率变化,分析得出同等条件下方管的换热特性更好。     

超临界CO_2萃取沙棘油的实验研究及数值模拟

本文利用超临界CO2萃取沙棘油,建立了一套实验流程,分别考察了萃取压力、萃取温度以及颗粒大小对萃取率的影响。同时根据萃取器单元的质量守恒建立了微分方程,并对一定萃取条件下的实验结果进行数值模拟。结果表明, 本文所建立的数值模型能较好地描述实际萃取行为。     

超临界CO_2脱除大孔树脂中的溶剂及数值模拟

用超临界CO2洗脱大孔树脂中的残余溶剂,采用单因素法研究了温度、压力、时间及树脂中水的质量分数对大孔树脂中残余溶剂脱除率的影响,并对该过程进行了模拟;同时对脱溶剂过程对树脂结构影响进行了考察。结果表明:温度40℃,压力12 MPa,时间2 h,树脂含水质量分数30%—40%为最优脱溶剂条件,在该条件下树脂中残溶溶剂脱除较完全且树脂原有结构变化不明显。在压力低于25 MPa,温度低于80℃的条件下对树脂进行溶胀,10 h内对树脂结构影响很小。模拟结果与实验数值较吻和,表明文中所建立模型能很好地描述该类树脂的脱溶剂过程,根据模型算出该溶剂在树脂中扩散系数为(6.2—8.8)×10-8cm2/s。     

CO_2驱油扩大试验区水/CO_2交替驱室内实验研究

通过非均质岩心水/CO_2交替驱油实验,采用双管并联的方式,模拟正、反韵律地层,对注入压力,注入强度,采油速度,地层采收率和动用程度进行研究。结果表明,不同方式的非均质岩心,水气交替驱效果差别很大。在同样条件下,反韵律地层采收率明显高于其它两种情况,正韵律地层的采收率最低;反韵律地层注入压力最高,注入强度最低;高渗层的相对吸水(气)量占90%以上,高渗层贡献的采收率占总采收率的83%以上。因此对于纵向非均质地层,水气交替驱时,主要开采高渗层原油,低渗层动用程度非常低。对反韵律地层进行水/CO_2交替驱,是经济有效的提高采收率的工艺方法。     

T形微通道中互不相溶两相流数值模拟

采用摄动有限体积（PFV）算法和水平集（level set）技术对T形微通道内互不相溶两相流动进行了数值模拟研究。考察了两相界面张力和微通道壁面润湿性对流动的影响,精确地捕捉到了油水两相流动的界面。对一些典型的T形微通道油水两相流动进行了数值计算,模拟结果和实验结果吻合较好。分析总结出了微通道内两相流动过程中的一些基本规律,为微通道内的液液两相流动实验设计和工业应用提供了新的数值预测手段。     

不同结构弯管液固两相流冲蚀数值模拟

弯管作为石油化工中常用的部件之一,服役过程中会产生不可避免的冲蚀损伤。本文采用欧拉-拉格朗日数值模拟方法追踪固相砂粒在弯管中的运移轨迹,重点研究不同弯曲半径和弯管内径时冲蚀速率的规律。结果表明,弯曲半径较小的弯管会造成多部位的冲蚀损伤,而较大的弯曲半径时,冲蚀损伤部位集中在弯头外壁面和出口直管段外壁面。弯曲半径的增大会导致最大冲蚀速率增大,管径的增大会导致最大冲蚀速率减小。     

微通道内气液两相Taylor流数值模拟

本文采用FLUENT软件对T型微通道内气液两相Taylor流进行模拟,得到了各物理参数对Taylor流的影响规律。在此基础上,采用最小二乘法进行拟合,得到了可以更准确预测T型通道内气液两相Taylor流气泡和液柱长度的经验关联式。     

聚氨酯低压混合器内液固两相流数值模拟

为了探究颗粒粒径、颗粒体积分数、流体黏度、混合头转速对混合器内液固两相流流场的影响以及对叶片尖端所受压力进行预测,运用计算流体力学(CFD)软件Fluent,对聚氨酯低压混合器内液固两相流进行三维数值模拟。结果表明,随着颗粒粒径、颗粒浓度、流体黏度的增加,混合头周向叶片间出现颗粒低速区,其范围不断扩大,不利于物料的混合,而提高转速并不能有效地消除颗粒低速区。混合头结构模拟的计算结果表明,优化过的混合头有效地消除了颗粒低速区,能够实现混合器内物料的充分混合。对叶片尖端所受压力进行拟合,得到不同工况下混合头叶片尖端处所受压力的预测公式,为混合头的冲蚀磨损及新型混合头的设计与研究提供参考。