论液-液水力旋流器的CFD方法

在液-液水力旋流器数值研究过程中,几何模型的网格划分、对流-扩散项的离散格式的确定以及湍流模型和多相流模型的选择都非常重要,结合CFD(计算流体动力学)理论、液-液水力旋流器内流场特性和前人的研究成果进行探讨.研究表明,网格划分首选六面体网格单元,对流-扩散项离散用QUICK格式计算精度更高,利用Reynolds-Stress模型对湍流场进行模拟更合理可信,采用2相流动滑移模型模拟其内的油相运动过程也较为客观.研究的结论对采用CFD方法优化设计液-液水力旋流器具有指导意义.     

液-液分离水力旋流器油滴破碎与聚并的数值模拟

为了研究水力旋流器内液滴的破碎和聚并以及其对分离性能的影响,运用欧拉-欧拉多相流模型和RSM湍流模型数值模拟旋流器内的油水分离,同时采用群体平衡模型描述油滴间的相互作用。研究结果发现:油滴的破碎主要发生在旋流器的壁面附近,油滴的聚并主要发生在轴心区域;当增大油相的体积分数时,油滴聚并占主导作用;当增加入口流量时,分离效率会提高,但随着流量的增大,分离效率提高到一定程度会降低,因此对于结构尺寸固定的旋流器均存在一个最佳处理量;比较单锥和双锥旋流器发现,双锥旋流器内油滴更容易发生聚并,分离性能更好。所得结论可为水力旋流器的现场应用提供指导。     

旋液分离器在MTBE原料脱水过程中应用的模拟分析

为研究旋液分离器用于MTBE原料烃水分离的复杂过程,采用CFD软件对旋流器进行三维模拟。模型中运用RSM湍流模型、基于欧拉两相流模型,对旋液分离器内部的速度场分布进行了分析,揭示了烃水两相的分离过程。并考虑不同进口速度对旋液分离器内烃水分离性能的影响,验证了旋液分离器在石油化工行业脱水过程中的使用价值;同时基于CFD软件的模拟计算能较为精确的预测旋液分离器内的流动情况,为开发和设计适宜的旋液分离器提供了一定的技术参考。     

液-液水力旋流器的模拟分析与结构优化

根据计算流体力学的原理和方法,以流场数值模拟为基础,利用大型流体计算软件对液液水力旋流器内流体的运动规律进行了模拟分析。在模拟分析基础上,以提高分离效率为目的对除油水力旋流器的入口形式、溢流出口直径和旋流腔长度进行了优化设计。在实际应用中,应用计算得到的优化结构,可以提高旋流器分离效率6%左右。     

井下油水分离漩流器数值仿真分析

应用计算流体力学软件FLUENT对井下油水分离器中的漩流器（核心部件）进行了三维数值模拟,在建立模型时运用RSM湍流模型和基于欧拉法的MIXTUER两相流模型。数值模拟得到了漩流器的速度场、压力场和油水相分布等数据,对井下油水分离器的设计具有指导意义,并为进一步研究漩流器分离性能提供了参考依据。     

井下螺旋分离器内气液两相流场的数值模拟

根据井下螺旋分离器中气液流场的分散、流动状态以及力学特征,选取颗粒轨道模型作为气液两相流计算模型,运用流体力学软件FLUENT对不同螺旋结构下的气液两相流场进行数值模拟及可视化处理与分析。结果表明,分离器螺旋圈数越多,颗粒越易分离;螺旋结构相同时,颗粒直径越大越易分离,并确定了螺旋分离器的最佳螺旋结构。     

国内外液-液水力旋流分离器研究进展

首先从液-液水力旋流器结构与工作原理出发,综述了液-液水力旋流分离器的国内外研究进展,重点对液-液水力旋流分离器的试验模拟技术研究现状、液-液水力旋流分离器数值模拟研究概况以及液-液水力旋流器在油田的发展状况等进行了详细介绍。最后对液-液水力旋流器的数值模拟技术提出了几点认识和建议。     

水力旋流器内分离介质流动分布特征数值模拟

提出了脱油型水力旋流器参数关系的结构模型,依据建立和修正的分离场的k-ε湍流数学模型,进行了网格划分,确定出边界条件.描述了水力旋流器内部分离介质的三维流动分布特征对分离性能的影响.对旋流器压力场、速度场和分离介质运动迹线分布特征的数值模拟进行了研究.分析了旋流器内部分离介质流动分布特征的数值模拟结果,实际测试的分布结果与流动场结构中理论计算的分布结果相一致.通过合理控制旋流器操作参数(如流量、压力和分流比等)来实现最佳的分离效果.该研究将为改进水力旋流器结构设计、提高分离性能和降低能耗损失提供参考,也为其更好的推广应用奠定一定的基础.     

基于CFD的液固两相流冲刷腐蚀预测研究

为了分析液固两相流中固体颗粒对设备的冲刷腐蚀现象,基于湍动能和耗散率方程,利用RNGk-ε湍流模型,对整个喷嘴冲击模型区域进行了全三维粘性流动模拟,采用FLUENT软件中随机轨道模型对喷嘴,中击模型中的离散相颗粒进行追踪,模拟分析了液固两相流中固体颗粒对样本平面的水平冲刷速度和冲刷角度的分布规律。将模拟数据代入腐蚀率函数得到模拟腐蚀率,与实验数据进行对比,预测结果与实验结果吻合,为液固两相流冲刷腐蚀预测提供理论基础。     

油水分离旋流器流场和分离性能的数值模拟

深入研究了液-液水力旋流器的流动机理,并采用LRR应力模型对油水分离旋流器的油水两相流场进行了数值模拟。通过数值计算得到了水力旋流器内流体流动的流线图、等压线以及速度矢量图,并且研究了不同参数(分流比、进口压力以及溢流管直径)对分离效率的影响。计算结果与理论分析一致,证明了模型和算法的正确性。研究成果为前人试验和理论总结提供了有力的理论支持,同时为进一步研究水力旋流器的分离机理、流场特性以及结构优化设计提供了一条有效的途径。     

离心式气液分离器主要结构参数分析

在用于高密度、高粘度气侵钻井液的除气分离系统中,离心式气液分离器作为第二级分离器,其结构对分离性能有很大影响。为了提高离心式气液分离器的分离效率,需对其结构参数作进一步分析。按照正交试验方法,运用CFD商业软件对离心式气液分离器内流场进行了全三维数值模拟;分析了25个典型工况下每种模型内部气液两相流的运动情况和分布状况,得到了所有工况条件下分离器的分离效率;探讨了分离器主要结构参数对分离器分离效率的影响,提出了基于数值模拟基础上的理想分离器模型。     

板式空气预热器内部流场数值模拟与结构优化

利用FLUENT软件,建立板式空气预热器内部流体的三维数学模型,并对其流场进行了详细分析.研究发现,流体入口矢量方向与板束通道方向不一致,从而导致入口处的流体发生扰流,影响板束间介质的分布.结合其影响因素,提出了板式空气预热器入口的改进方案,通过数值模拟可以看出,入口流速分布有了很大的改善.     

泡沫流体层流射流的数值模拟

泡沫流体是石油工程上广泛应用的一种幂律非牛顿流体，在泡沫流体冲砂解堵、泡沫钻井等作业中都要求解泡沫射流的问题。利用流体力学数值模拟软件FLUENT对泡沫流体轴对称层流淹没射流进行了数值计算，得到了射流区域的速度场和表观黏度场的分布，以及幂律指数和稠度系数对射流的影响。从计算结果可以得出，非牛顿流体层流射流的轴心无量纲速度分布具有相似性，但与牛顿流体的湍流射流轴心无量纲速度分布相比具有较大的差别，射流轴心的速度在射流出口处发生骤降；无量纲轴向距离小于3时，不同的K和n对轴心速度分布影响很小，无量纲轴向距离大干3时，K和n越大，轴心速度衰减越慢。这些结论与前人得出的一致，证明用流体力学数值模拟软件FLUENT对非牛顿流体层流射流进行数值模拟是可行的。建议应加强适用于非牛顿流体湍流模型的研究，实验的方法是研究非牛顿流体湍流射流的最直接方法。     

Numerical study of dispersed oil–water turbulent flow in horizontal tube

In this paper, the three-dimensional flow of two immiscible liquids in a horizontal pipe has been investigated numerically. The transient numerical simulations of two-phase dispersed flow in a pipe (of ID = 0.0024 m) have been carried out using commercial CFD package FLUENT 6.2 in conjunction with multiphase model. Oil–water system is selected as the two-phase system in this work. The k − ε model was used to describe the turbulence in continuous phase. The numerical results in terms of the phase distribution profiles and average in-situ hold-up are presented and discussed. The predicted results are seen to be in good agreement qualitatively as well as quantitatively with the previous experimental results available in the literature.     

油水两相流管路流动的模拟研究

油水两相流是输油管路内常见的一种流态,利用FLUENT软件对油水两相流在突扩和突缩管内的流动进行模拟发现,管路内压力、速度有明显变化,含油量不同其变化程度也不一样。突扩管内含油量增大会延迟流速到达最大的时间,增大流速核心区减小的速度,突缩管内高含油量时双肩处压力无突然增大现象,压力减小区有一定的提前。通过模拟分析突变管内油水两相流动规律,为实际油品输送提供一定的参考依据。     

水平井流线数值试井解释模型及应用

考虑水平井渗流特征建立了水平井流线数值试井解释模型,包括生产阶段的渗流数学模型和测试阶段的流线数学模型,两个阶段的数学模型不仅都能够考虑油藏非均质性、生产历史、油水两相流、复杂井网及复杂边界等因素的影响,还能考虑水平井不同的井筒流动形态。采用流线方法求解该模型和遗传算法进行试井自动拟合解释得到油藏参数,形成了适用于中高含水期油藏的水平井流线数值试井解释新方法。通过对反五点井网水平井典型模型的求解,结合其流线分布形态分析,得到了水平井流线数值试井解释模型的压力响应特征。编制了流线数值试井解释软件,并结合油田应用实例,证明了软件及模型的实用性。     

动态毛管力对低渗油藏开发动态的影响

油水两相渗流过程中,毛管力不仅是饱和度的函数,还是饱和度变化率的函数;动态毛管力与黏度、渗透率、驱替速率等因素相关。通过建立考虑动态毛管力效应的油水两相渗流数学模型,利用数值模拟软件研究动态毛管力对油藏开发动态的影响,并考察动态毛管力与储层非均质性的关系。结果表明,动态毛管力造成水驱油过程中含水率加速上升,产油量下降,产生阻力效应,同时加剧了油藏的非均质性。     

重油催化裂化反应历程数值模拟Ⅰ.模型建立及流体力学性能模拟

在气、固两相流体动力学模型的基础上，采用基于机理反应的14集总模型，考虑了反应温度、局部固体浓度变化以及流动对重油催化裂化反应的影响，建立了重油催化裂化流动-反应耦合模型；采用该模型计算了提升管反应器内气、固两相流动形态。结果表明．提升管内气、固两相沿轴向、径向和切线方向的流动不均匀，并非完全对称流动，而以S型螺旋形上升流动。受喷嘴区高速射流的影响，喷嘴上方固体颗粒呈向下流动趋势，形成一个诱导回流区域。     

折边固定阀塔板气相流场的测定和数值模拟

采用FLUENT6.2软件和湍流模型对气流通过折边固定阀塔板气相流场进行了数值模拟,并将模拟结果与通过热线风速仪的测定结果进行对比。模拟结果表明,Realizablek-ε模型适合用于折边固定阀塔板气相流场的三维数值模拟;气流穿过折边固定阀形成带有旋涡的流场,折边固定阀附近形成的气流旋涡中的气液不能及时更新,因此对传质不利,气流旋涡面积与非旋涡面积相当,影响了塔板的传质效率;折边固定阀之间的气流旋涡面积可通过优化阀间距而减小。     

动子与定子搅拌器流场数值模拟

使用FLUENT软件提供的滑移网格方法、层流模型和标准壁面函数方法数值模拟了装有动子与定子搅拌器的间歇式搅拌槽内部三维非定常流动,得到了搅拌器的功率、泵送流量、速度和剪切速率分布等特性。结果表明,搅拌器功率随转速增加呈线性增长的数值模拟结果与文献报道一致,模拟具有一定的准确性和可信度;槽内速度与剪切速率对称分布;动子与定子间隙内速度梯度大,形成最大剪切速率区;搅拌器功率随流体粘度增加而增加,泵送流量和最大剪切速率随流体粘度增加而减小。