动态水力旋流器圆管螺旋流场特性研究

对动态水力旋流器圆管螺旋流场结构及形成原理作了简要描述。在深入研究动态水力旋流器分离机理及分离性能的基础上,运用圆管螺旋流动方程式进行了动态水力旋流器内部螺旋流动分布理论研究,得到旋流器内部流场按强制涡、自由涡、组合涡及螺旋涡的分布特性。同时利用直圆管柱模型,模拟计算出了圆管螺旋流的理论分布结果。研究和掌握动态水力旋流器内部流体螺旋流的运动及分布规律,为今后深入进行其分离机理、流场测试及分离性能研究打下了一定的基础。     

屈服—假塑性流体轴向层流流场分析

文中对钻柱内和同心环空中屈服—假塑性流体轴向层流流场进行了分析,建立了轴向流速、流量、压力梯度、剪切应力,剪切速率、视粘度等参数的数学表达式。求解了钻柱内和同心环空中流核的大小,并与幂律流体及宾汉流体作了对比,绘制了上述参数在钻柱内与环空中的分布规律,为管道和钻井水力参数的设计与制定提供了科学依据。     

叶轮式井底盘阀脉冲射流钻井工具性能分析与优化

为进一步提高钻井效率,基于井底不对称流场在清岩与辅助破岩等方面所具有的良好效果,设计了一种以小型水动力叶轮为驱动力来源的叶轮式井底盘阀脉冲射流钻井工具,并通过数值模拟及试验对水动力叶轮与该射流工具进行了优化设计。利用计算流体力学软件Pumplinx对叶轮区域进行了全工况数值模拟,通过分析内部流场的压力、速度以及湍动能的分布特性,总结了叶轮转速与阻力扭矩及轴向力之间的响应关系;通过在该射流工具进口段布置导流块、对叶片轮毂端进行光顺处理以及选取合适的叶片包角等优化措施,让叶轮进口流场得到改善的同时,提高了叶轮的水动力特性并消除了部分轴向力。模拟结果显示,初始叶轮在75 r/min转速下可克服的自然负载阻力扭矩从1.07 N·m提高到3.93 N·m。研究结果表明,所述优化方案能大幅提高叶轮式井底盘阀脉冲射流工具的脉冲性能,优化效果十分显著。      

基于内流场数值模拟的高速磁力泵性能研究

为了进一步研究高速磁力泵的性能,采用Fluent软件对高速磁力泵内部三维湍流进行数值模拟,求出叶轮和蜗壳内部的速度场和压力场分布,计算出泵的扬程、叶轮内损失、蜗壳内损失、圆盘损失、泄漏损失及机组效率,并将计算结果与试验数值进行对比。结果表明,高速磁力泵内部流道中绝对速度、相对速度和总压的分布欠均匀,轴面漩涡较明显;Fluent软件模拟计算的泵扬程和机组效率与试验测量值接近,模拟值具有较高的精度。     

幂律流体偏心环空螺旋流轴向速度分布规律的PIV实验研究

为研究幂律流体偏心环空螺旋流轴向速度的分布规律,建立了幂律流体的偏心垂直环空螺旋流动实验模型及实验方案。利用PIV系统拍摄各种工况下偏心环空螺旋流场中粒子的图像,对实验数据进行处理分析,确定了幂律流体偏心环空螺旋流轴向速度分布的主要影响因素。着重分析了压力梯度、黏滞性、内管旋转角速度、偏心度这些影响因素对偏心环空宽、窄间隙处轴向速度分布的影响规律,为解决石油工业中相关问题提供了有益的参考。     

基于输油气场站高比转数离心泵设计优化研究

针对输油气场站高比转数离心泵的运行特性,基于N-S方程和标准k-ε模型,对比转数ns为177的离心泵进行定常数值模拟,得出压力场、速度场及湍流强度的等值线分布云图,分析了叶轮及蜗壳内部流场的分布规律,研究结果表明:叶轮及蜗壳内的流场呈非均匀分布;在泵出口靠近蜗壳的上侧产生明显的回流,可为高比转数离心泵性能的改进及优化提供科学的依据,达到优化设计、节能降耗目的。     

气-液旋流分离器内气相时均流场的试验研究

采用多普勒激光测速仪对轴流式气-液旋流分离器内气相时均流场进行了测量研究,考察了导叶导角和流量变化对时均流场的影响。测量结果表明,在分离空间,切向速度分布呈现典型的Rankin涡结构,切向速度沿轴向衰减不明显,轴向速度由外围的下行流与内部的上行流构成,轴向速度随轴向向下而衰减。最大切向速度面与轴向LZVV面呈现与筒体相似的管锥形。对环形空间和集液槽内时均流场的结构进行了分析。环形空间与集液槽内切向速度分布趋势与分离空间内相似,集液槽内旋流强度远低于分离空间,最大轴向速度位置靠近轴心处。     

离心式空气压缩机叶轮内湍流的数值模拟

应用粘性标准两方程湍流模型、三维雷诺时均N-S方程,采用非定常数值模拟方法,研究了带分流叶片离心式空气压缩机叶轮内部的流场分布情况。研究结果表明,压力面的静压大于相应位置吸力面的压力,最大静压位于压力面后缘;最大相对速度位于叶片入口,长叶片吸力面有回流现象,短叶片对遏止回流有明显作用;长叶片压力面前缘压力非定常波动最严重,后缘其次,叶片中部的压力波动最弱。该项研究成果可应用于叶轮结构的优化设计及指导叶轮的再制造。     

多级离心泵内动静干扰流场的数值模拟

为了分析离心泵内动静干扰作用和压力脉动特性,基于Fluent软件并运用滑移网格技术求解了三维非稳态Navier-Stokes方程和标准的κ-ε湍流方程,并对内部流场进行了多工况非定常数值模拟。计算得出了离心泵的性能曲线,还得到了内部的压力和速度分布以及在不同流量下的压力脉动时域和频谱特性。计算结果表明,叶轮出流因受到导叶叶片头部的阻挡干扰,导致局部流体出现涡流;各工况下离心泵内压力脉动呈明显的周期性变化规律;叶轮与导叶间动静耦合处的压力脉动主要受叶频的影响,叶频是流道内压力脉动的主频;不同流量下主频相同,但主频振幅稍有不同;旋转叶轮与静止导叶间的动静耦合作用是压力脉动的主要来源。     

井下两级旋流分离技术流场模拟研究

随着油田开采程度的持续深入,降低生产成本和提高采出效率正逐渐成为各油田提高竞争力的重要手段。井下两级旋流分离技术可进一步提高分离效率,降低回注水的含油量,提升回注水品质,大幅度降低地面采出液及采出液含水率,是油田降低开采成本的重要举措及技术支持。通过井下两级旋流分离技术流场模拟研究,重点分析新型螺旋流道旋流器(一级旋流器)内部的流场特点,研究其速度矢量及速度分量的变化规律,压力损失特点和油相分布规律。新型结构的螺旋流道使流经其内部的流体从单一的轴向运动转变为旋转运动,流体运动空间的改变使其切向速度增加明显,有利于进行离心分离。流体在运动过程中的压力损失转变为流体的速度增量,与流体经过螺旋流道后速度矢量的变化相对应,但因循环流的存在,扰乱了溢流管下部油核及相邻位置流体的正常运动,使油核发散、流场紊乱,令新型结构的旋流器效率有所降低。经过流场分析,进一步认识井下两级旋流分离器的流场分布规律,有利于旋流器的结构改进及现场应用。     

油水旋流分离器流场数值模拟研究

以大涡模型为基础,对双锥形液-液旋流分离器进行数值模拟,研究液-液旋流分离器内部流场的压力分布、速度分布和湍动能分布规律。模拟结果表明,静压的分布基本符合组合涡流场的压力分布规律;轴向速度沿径向几乎呈轴对称分布,在轴心区域径向速度梯度比较大,说明在旋流器中心附近产生的内旋流场是分离的有效区域;在轴截面50 mm处湍动能的分布呈现出两头翘、中间凹的结构,亦称"浴盆"结构。比较发现,模拟结果与试验结果较接近,这为进一步研究旋流器分离机理及结构优化设计奠定了基础。     

基于Java与XML的测井矢量图形处理技术

根据测井图的构成特点及存储、处理要求,提出了Java与XML结合处理测井矢量图的方法和流程;讨论了XML文件存储测井矢量图的可行性;介绍了存储测井矢量图的XML文件的组织结构和创建过程以及从XML文件生成测井矢量图的步骤;最后给出了创建XML存储文件和通过XML文件生成测井矢量图的示例。     

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。     

旋流器轴向速度分布规律——液-液水力旋流器速度场研究之三

用多普勒激光测速仪并加入频移装置,提高了对双锥体结构水力旋流器轴向速度场的测试精度、测试结果和分析研究表明,旋流器的轴向速度场以零轴向速度包络面为界分为内外两个旋流区,外旋流区的流体边旋转边向底流流动,最终从底流口排出;内旋流区的流体则边旋转边向溢流口流动,最终从溢流口排出。双锥水力旋流器的零轴向速度包络面为一柱锥联合面,其柱面直径Ｄｖ是溢流口直径Ｄｕ的２５倍左右,锥面的锥顶角约为１４°,锥顶在小锥段内部。     

单段高料位气-固密相环流汽提器的密度分布

在直径 60 0mm的半圆形有机玻璃塔内对高料位密相环流汽提器进行了研究 ,在不同的操作气速下对其不同轴向、径向位置进行了密度的测量 ,得出了轴、径向密度分布的规律。从理论上推导了汽提器平均空隙率与内环表观气速的关系 ,根据试验结果建立了单段高料位环流汽提器内环平均空隙率与内环表观气速的半经验模型 ,模型计算结果与试验结果能较好的吻合。     

疏松砂岩油藏出砂应力敏感实验研究

为研究疏松砂岩储层应力敏感特征,模拟出砂对储层渗透性的影响,制作了全直径人造疏松砂岩油藏岩心,利用研制的疏松砂岩油藏应力敏感测试实验装置,采用不同驱替压差和驱动流速,模拟研究储层不出砂及出砂情况下储层渗透率和相对渗透率的变化规律。实验结果表明,疏松砂岩储层具有较大的压实空间,当轴向压缩率超过2%以后,渗透率的下降幅度均超过50%;在轴向压缩率范围内,两相共流区均从55%降低到20%,但在同样的轴向压缩率下,出砂会降低两相共流区的缩减速度。研究表明,疏松砂岩储层渗透率具有较强的应力敏感特征,适度出砂可以减小渗透率的降幅,降低油水两相共渗区的缩减速度,在一定程度上有助于保持油井产能。      

幂律流体偏心环空螺旋流计算机仿真

偏心环空螺旋流是钻井作业常见的一种流动,怎样方便、快速及高精度地计算其流速场与流量是一个重要问题.根据1987年Luo和Peden提出的方法,利用数值计算高级语言MATHCAD结合现代计算机仿真计算技术,对幂律流体在偏心环空的螺旋流动做了研究,得到了这种流动的重要规律.从算例可以发现:在其它参数不变的情况下,钻柱的偏心对幂律流体螺旋流轴向流量的影响非常大.最大偏心时,轴向流量是同心时轴向流量的2.635倍,是最小偏心时轴向流量的1.668倍;钻柱的旋转速度对幂律流体螺旋流轴向流量的影响较小,但随钻柱旋转速度的增加,轴向流量有所增大,钻柱旋转速度最大时轴向流量是钻柱旋转速度最小时轴向流量的1.013倍.     

混输泵扬程与流量特性曲线的理论分析

基于轴流泵的基本能量方程式和伯努利方程,提出了螺旋轴流式多相混输泵的扬程-流量特性曲线的理论分析方法.利用该方法可以得到泵的扬程-流量特性曲线,从而判断混输泵设计的优劣及对混输泵扬程特性的各个影响因素进行定性分析.利用该方法,分别给出了实际混输泵样机在不同进口体积含气率、不同转速情况下的扬程-流量特性曲线,分析了进口体积含气率和转速对混输泵扬程的影响.理论分析结果和实验结果基本一致.     

地面驱动螺杆泵井筒中流体流动规律研究

利用PIV测试地面驱动螺杆泵井筒偏心环空中流体的流场,研究了流体轴向速度的分布规律以及流量、抽油杆转速与流体压力梯度的关系。结果表明,地面驱动螺杆泵井筒中,宽间隙处流场容易产生紊流;流体轴向速度呈M形分布,不是典型的凸抛物线形,而是有少许波动;压力梯度随抽油杆转速的增加而降低;在给定的试验条件下,抽油杆最佳转速为18r/min,质量浓度600mg/L聚合物溶液在偏心度为40%的偏心环空中的压力梯度最小,最节能。     

颗粒碰撞恢复系数对循环流化床提升管内气固流动模拟的影响

将基于能量最小多尺度方法的曳力模型耦合到欧拉-欧拉双流体模型中,采用全滑移边界条件处理壁面处的颗粒相,对颗粒相为Geldart A类颗粒的循环流化床体系进行了模拟研究。考察了6种颗粒碰撞恢复系数(ess)(0,0.5,0.8,0.9,0.99,0.995)对提升管内轴向空隙率和颗粒循环量等气固流动特性的影响。模拟结果表明,由6种ess计算的轴向空隙率分布结果均呈现典型的底部密相区、中间过渡区和顶部稀相区的"S"型分布;ess较大(0.99,0.995)时能够提高提升管内轴向空隙率分布预测值和实测值的吻合程度,预测值更真实。;当ess=0.99,0.995时,提升管底部的颗粒相浓度分布预测结果呈现典型的"环-核"结构特征;ess对提升管底部颗粒相浓度和速度径向分布的影响较大。