油水砂三相旋流分离器的研制及其井下应用

就井下作业时存在井内返油污、泥砂以及污油污水中有害物质溢流的问题,本文从设计思路、主要设备及工艺流程、原理等方面介绍了油水砂三相混合液分离器的研制情况。该分离器可重复利用分离出来的地层水,回收分离出来的原油,在有效防止污染、保护环境的同时降本增效。     

异形排气口结构对轴流式气液旋流分离器性能的影响

旋流器溢流芯管的排气口结构对短路流和分离性能具有较大影响,试验考察了八种不同异形排气口结构对轴流式气液旋流分离器的性能影响,找出了其中最优排气口结构,并进行了初步的理论分析.     

井下旋流除砂器结构设计研究

利用FLUENT流体计算软件,基于混合模型和雷诺应力湍流模型,采用单入口和单出口的几何模型,针对结构参数变化对除砂器分离效率和压力降的影响进行了数值模拟,得出了影响规律,并优选出最佳结构参数,可为井下旋流除砂器结构设计提供理论指导。     

一种新型的气液旋流分离器设计

介绍了一种新型的气液分离器,分析了气液分离机理,并对分离器主要结构进行了设计计算,并在Fluent工作环境中对气液两相流场进行了数值模拟,结果表明了该设计的正确性、科学性.     

基于旋流分离器的气液分离数值模拟研究

采用轴流式旋流分离器分离通入压缩机的蒸汽夹带液滴,选用欧拉-欧拉多相流模型和雷诺应力湍流模型的数值模拟方法,研究叶片出口角和分离段长径比对分离性能的影响,详细描述了流场特征。结果表明：叶片出口角>20°时,减小其角度可有效提高分离效率,对粒径>5μm液滴的分离效率可达95%以上;分离段长径比对分离效率几乎没有影响,设计时可适当减小。分离效率的提高可以减少液滴对压缩机的损害,提高运行的安全性。     

导叶式气液旋流分离器试验研究

根据气井井下工况特点设计了一种直径为50mm的新型导叶式气液旋流分离器,并进行了模拟分离试验。试验中重点分析了导叶式气液旋流分离器的叶道出口角度、锥体角度、叶道出口速度以及人口含液浓度对其分离性能的影响规律。     

基于响应曲面法的井下节流器密封结构分析及优化

针对苏里格气田井下节流器密封失效问题，利用有限元软件，对井下节流器密封结构的密封性能进行了分析，发现密封结构中V型密封圈具有继续优化的潜力，采用响应曲面法对V型密封圈进行了优化。仿真结果表明，当V型密封圈的密封角度θ=69.7°、密封宽度h=5.3 mm、密封圆角r=0.3 mm、密封间隙d=0 mm、摩擦因数μ=0.7时，V型密封圈的最大接触应力为2.56 MPa，在保证安全的前提下接触应力提高了71%。此时节流器密封结构的密封效果最好。     

基于响应曲面法的同井注采系统方卡子优化设计

为解决同井注采系统光杆疲劳断裂现象高发的问题,基于响应曲面法开展了方卡子结构参数优化设计研究.通过建立悬绳器-方卡子-光杆整体三维仿真模型,利用Workbench软件进行光杆复合应力数值试验,并根据仿真试验结果建立方卡子曲率、方卡子厚度、方卡子边缘倒角的回归模型.结合回归模型和光杆应力仿真模型,综合分析方卡子曲率、方卡子厚度、方卡子边缘倒角对光杆应力的影响规律.以光杆最大复合应力最小为目标,得到了3参数的最佳组合为方卡子厚度80 mm、方卡子倒角1.2 mm、方卡子曲率35.318 m-1,光杆复合应力降低了40.88％,最后利用数值试验验证了优化模型和优化结果的正确性.     

双同向旋流场中液液变质量流动压降特性研究

轴流式井下旋流油水分离器是一种可用于油井中进行油水分离的新型分离器,在室内对影响其压降的因素(入口流量、分流比、含油率等)进行了试验研究。结果表明,与压降相关的无量纲参数Eu主要与Re_m、F和导流片结构有关。当导流片结构一定时,Re_m为主控参数。采用无量纲参数分析法还得到了压降的计算关系式,该关系式综合考虑操作参数、物性参数等对压降的影响,适用范围更广,为轴流式井下旋流油水分离器在井下应用时的压降预测提供了指导。     

一种内置旋流叶片的新型旋风分离器

提出一种新型旋风分离器,与传统旋风分离器相比,在分离器内外涡旋交界面处设置一组沿气流旋转方向由内向外的旋流叶片,以阻挡含尘气流中的颗粒进入内涡旋区。基于CFD,采用雷诺应力模型与离散相的随机轨道模型,对分离器进行气固两相流动数值模拟,比较分析添加旋流叶片前后的分离器性能。对常规及添加旋流叶片的旋风分离器的压降、分离效率与入口气流速度的关系进行了试验研究。试验结果表明,与传统分离器相比,添加旋流叶片的旋风分离器在入口流速较小时,总效率提升明显;在入口流速较大时,添加旋流叶片后的分离器压降略有增大,分割粒径减小显著。添加旋流叶片使分离器的分离效率得到提升,对小粒径颗粒的分离效率提升作用尤为明显。     

油水分离用复合式水力旋流器结构设计

通过改进油水分离结构配置形式，优选主要构件的设计，提高了油水分离用复合式水力旋流器的分离性能，获得了理想的分离效果。     

水力旋流器分离理论的研究与发展趋势

介绍了国内外对水力旋流器分离理论研究的现状，简要分析了各种分离理论特点，并提出用非线性随机理论来描述水力旋流器的分离过程，并对其发展进行了展望。     

脱油型水力旋流器结构建模及流场分布特征研究

针对所建立的脱油型静态水力旋流器结构设计模型进行了简要的分析。根据旋流器结构特征，确定其相应的结构参数及比例缩放的关系模型，同时对旋流器流场中液流的自由涡、强制涡、组合涡与螺旋涡分布进行了理论分析与计算，对加深人们对旋流分离技术的理解，具有重要的工程实际意义。     

基于正交法的一体化二次分离旋流器结构参数优选

主要研究了一体化二次分离旋流器结构的初步设计,利用正交试验法,检验一级溢流口直径、二级溢流口直径、底流口直径对旋流器分离效果的影响。确定分离效率为正交试验中的指标,针对试验结果分别利用直观分析法和方差分析法进行分析,验证2种方法的一致性,并对因素进行了显著性检验,发现在研究范围内3种因素均对旋流器整体的分离效果无明显影响。     

固-液水力旋流器的人工神经网络模拟

文中用改进的BP人工神经网络(ANN)方法,建立了固-液旋流分离器的网络模型,实现了根据处理物性参数和分离要求进行固-液水力旋流器结构与操作工艺参数的全面设计,弥补了以往数学模型方法的某些不足,为固-液水力旋流器结构参数和操作工艺参数的优化提出了一种有效而简单的新方法。     

基于正交的二次分离旋流器结构优选数值分析

一体化二次分离旋流器是在单体旋流器内部进行二次分离的一种新型旋流器。利用正交法,基于计算流体动力学软件,分别对一级溢流管长度、圆柱段长度、二级溢流管伸入长度、二级锥段角度、底流管长度等结构进行优选。设置油相体积分数为2%、油滴粒径为30μm的混合液作为研究介质。首先采用单一指标的方法找出分离效果最优的结构,然后将优选后的结构与初始结构进行了对比验证。此方法可为水力旋流器的结构参数优选提供参考。     

轴入式两级串联旋流器流场分析与性能评估

为解决狭长空间内无法实现油水两相介质高精度分离的问题,结合旋流分离理论,设计了一种可实现轴向进液的两级串联旋流器,针对该装置开展内部流场特性及 分离性能研究。揭示了不同处理量及分流比对旋流器内速度场、压力场、浓度场以及分离效率的影响规律。结果表明：随着处理量的增大,底流口压降最大值逐渐增大且增长速率逐渐增大,旋流腔内切向速度也逐渐增大;增大一级溢流分流比,可减小环式通道及二级旋流器内的切向旋动能,二级溢流分流比对一级旋流器分离性能影响不大;实验及模拟得出研究范围内一级分流比为20%、二级分流比为15%时分离效率最高,最佳处理量为4.8 m3/h,最佳总分流比为32%;装置对不同流量、不同分流比条件具有较强的适应性,分离效率最高可达99.6%。     

基于结构和性能相似度分析函数的机械产品优化设计方法

从结构设计角度出发,分析了主动再制造模式下的产品服役性能要求及其关键零部件的设计需求。通过分析设计参数与服役性能的映射关系,采用支持向量机（SVM）方法构建了性能相似度分析函数。基于结构和性能相似度分析函数,提出了面向主动再制造的零部件结构优化设计方法,实现对再制造时域的优化调整。最后以叶轮零件为例,验证了所提方法的有效性和可行性。     

双向渐进结构拓扑优化设计研究

双向渐进结构优化法（BESO）是近年来兴起的一种懈决各类结构优化问题的数值方法。其原理是通过同时删除和增补单元,使剩下的结构逐渐趋于优化。文章提出了基于应力约束的渐进结构优化方法,与其它优化方法相比,该方法原理简单,计算效率高,工程应用方便,并通过算例证明该方法的有效性和可行性。     

基于Hopfield神经网络的结构优化算法研究

利用Hopfield神经网络并结合模拟退火算法,对甘蔗收获机械台架结构进行了优化。建立了神经网络系统能量函数与优化问题目标函数之间的对应关系、神经网络演化过程与优化问题寻优过程之间的对应关系、神经网络系统到达平衡点与优化问题最优解之间的对应关系。采用改进的惩罚算子以提高神经网络的收敛速度,经过12次迭代后,优化目标下降17.5%,且应力小于190MPa,表明该优化方法可充分利用设计资源,得到全局最优解。算例证明该算法高效可靠,切实可行,有较强的工程实用性。