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。     

流量对离心泵蜗壳内压力及速度分布的影响

用等速度系数法设计的矩形断面离心泵蜗壳内,在蜗壳侧面沿圆周方向试验测量了各种流量下中轴垂面上压力的分布,并通过激光多普勒测速仪测量了不同流量下蜗壳内的速度场。通过分析压力测量结果,指出离心泵在小流量工况时,蜗壳内沿液流方向的压力分布呈现出由大变小再变大的分布规律;中高流量工况时,蜗壳内压力分布的“降速扩压”特征明显。弄清这种分布规律对提高离心泵的性能及蜗壳优化设计具有指导意义。     

基于FLUENT的旋冲工具工作元件磨损因素研究

旋冲工具流道结构复杂,高速高压钻井液流经其工作元件时,对元件冲蚀磨损严重,影响工作元件寿命。为此,通过CAD三维建模软件对工具内部典型流道进行建模,并通过FLUENT软件分析工艺孔直径和角度对液流压力和速度的影响。分析结果表明:钻井液的压力和速度是造成工作元件破坏的关键因素,工艺孔与进液流道之间的角度和工艺孔直径大小直接影响着流道内钻井液的压力及速度大小;工艺孔直径一定时,钻井液在流道内的压力和速度随工艺孔角度的增大先减小后增大;最佳的工艺孔直径应等于进液流道直径,工艺孔角度应为30°。所得结论可为旋冲工具工作元件的优化设计及寿命延长提供参考。     

基于PIV试验示踪粒子添加方式的研究

目的探讨PIV示踪粒子添加方式对管道流场的影响,寻找最合适的添加方式。 方法对比单管、多管、L型管加注示踪粒子的方式,采用数值模拟与试验相结合的方法。 结果通过对比可知,L管加注示踪粒子在各流量下对流场的影响均较小,但粒子在管道内的分布极不均匀,几乎全部集中于管道中部。多管加注示踪粒子对流场的扰动与其他方式相差不大。 结论L管示踪粒子集中在管道中部,不利于PIV全管道截面流态测量,多管加注的示踪粒子分布最为均匀,为最佳加注方式。      

撞击流湿法脱硫雾化喷嘴内流场数值模拟

按照流体力学原理分析了旋涡压力喷嘴内的液流速度分布规律,并采用Realizablek-ε模型,利用FLUENT软件对喷嘴流道内的流场进行了数值模拟,得到了两者基本吻合的结果。     

离心泵内部非定常速度场数值研究

在设计工况下利用Fluent滑移网格技术对离心泵进行整机非定常流动数值计算,分析蜗壳和叶轮流道内非定常流动的规律。结果表明,离心泵内部流动的非对称特性和非定常特性明显;叶轮各流道内的流量和流速差别显著;叶轮流道出口的"射流-尾迹"结构沿蜗壳周向而变化;蜗壳中部截面和出口截面上流动规律类似,周向和径向速度随叶轮的旋转而波动,两截面上的流动现象归结为蜗壳和哥氏力的共同作用。     

钻井液离心机转鼓内流场的数值分析

目前,对离心机内流场的计算一般都是从离心机流场的稳态方程出发,着重关注流场在稳定状态下的流动状况,情况复杂时,直接通过稳态方程求解不能准确反映离心机内流场的流动状况。尝试运用Fluent软件对钻井液离心机转鼓内部流场进行模拟分析计算,应用RNGκ-ε模型预测离心机的流场,建立了离心机流道的湍流模型和多相流模型。离心机内流场的分析主要包括速度场、压力场、各相体积分数分布及流道内处理液的轨迹,模拟分析结果与实际情况相符。所得结果将有助于离心机的流场研究。     

利用PIV技术观测射流元件内部流场

射流元件作为液动射流式冲击器的核心部件对冲击器的性能起着决定性作用,由于其内部流道结构复杂,压力和速度波动非常大,流动状态及其复杂,一直是冲击器研究的难点,近年来随着计算流体动力学（CFD）技术的发展,已有学者利用CFD技术对射流元件内部流场的压力、速度进行模拟分析,但如何对射流元件内部流场进行测量,如何对CFD结果进行验证一直未能有效解决。文章首次加工了透光的射流元件,并将射流元件至于冲击器本体以外,利用粒子图象测速（PIV）技术完成了对射流元件内部流场的观测,将实验结果和CFD模拟计算结果进行了对比分析,误差在10％以内,充分证明PIV实验结果和CFD计算的可靠性,为射流元件内部流场的测量提供了一种新方法。     

旋风管内湍流运动参数的测量与研究

利用二维激光多普勒测速仪 (LDV)对旋风管内湍流场进行了测量 ,得到了各湍流参数的分布规律 ,分析研究了旋风管的主要结构参数对流场分布的影响 ,为研究分离机理奠定了试验基础     

涡轮叶栅密度对叶栅内流场的影响

为研究涡轮钻具叶栅密度（即叶栅相对节距）对叶栅内流场的影响，应用粒子成象测速技术对环流系数、流量、叶片进出口结构角和叶片安装角均相同而叶栅密度不同情况下的涡轮叶栅进行了内流场测试，获得了不同叶栅密度下的叶栅内流体的速度场和相应的速度矢量图。对测试结果的分析表明，叶栅密度过大或过小均会使叶栅内流体的速度分布状态变差。在设计涡轮钻具时，应选取合适的叶栅密度，叶栅相对节距取０．７４２为宜。     

气固并流下行快速流化床反应器颗粒运动规律的研究

在内径140mm气固并流下行快速流化床,采用FCC颗粒,在局部颗粒速度、局部颗粒浓度测量的基础上,研究了床层截面平均颗粒浓度、截面平均颗粒速度、局部颗粒速度径向分布以及局部颗泣流通量的变化规律,并回归得到计算床层截面平均颗粒浓度、平均颗粒速度和局部颗粒速度的关联式,深化了对气固并流下行快速流态化的认识,为工业反应器的设计和放大提供了依据。     

入口颗粒浓度对旋风分离器压力降影响的实验分析

旋风分离器的入口气流颗粒浓度对旋风分离器的压力降有重要影响。在入口气流颗粒质量浓度5~550 g/m3范围内,对蜗壳式旋风分离器的压力降进行了实验分析。结果表明,随着入口颗粒浓度的增加,旋风分离器的压力降逐渐降低,尤其是开始阶段,降幅明显。除旋风分离器的入口部分压力损失外,旋风分离器的压力降主要由气、固两相流与器壁之间的摩擦损失和气、固两相流的旋转损失两部分构成,前者与入口气流速度有关,后者与旋转速度有关。随着入口颗粒浓度的增加,摩擦损失部分增加,但旋风分离器内的气、固两相流的旋转速度降低,旋转损失部分降低,综合结果是旋风分离器的总压力降降低。旋风分离器的压力降变化也使管路系统压力分布发生变化,导致入口流量发生变化,加入颗粒后通过旋风分离器的流量相对纯气相时的流量明显增加。最后,给出了入口气流颗粒浓度对旋风分离器压力降影响的计算方法。计算中考虑了加入颗粒后对切向速度的衰减作用,适用于高入口颗粒浓度的工况。     

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。     

煤储层流速敏感性“气液等效”评价方法

油气储层的敏感性评价是合理制定钻采技术措施和储层保护原则,防止储层伤害的基础,而储层临界流速的确定又是其他敏感性评价的前提。流速敏感性评价通常采用模拟地层水进行,而对于气藏,尤其是煤层气的开采不同于常规油气储层,大多渗透率低,且存在排水和采气两个环节,因此现有的液测岩心流动实验的评价方法无法对其进行全面、有效的流速敏感性评价。为此,以动能定理为依据建立了“气液等效”的流速敏感性评价新方法,使得气测法和液测法取得的临界流速能够进行等效替代,并充分考虑气体滑脱效应,推导出了气测法确定临界流速的计算方法,从而建立了煤层气储层流速敏感性气测实验方法。实验结果表明,气测法能够应用于流速敏感性评价中,且临界流速的推导结果与液测法结果误差在20%以内,具有较强的参考性,适合于煤储层的流速敏感性评价。     

套管旋流扶正器的流速模拟研究和应用

采用贝塞尔函数解形式模拟了经过套管旋流扶正器的泥浆和水泥浆的旋流衰减速度场,并进行了以泥浆为介质的全尺寸环空旋流衰减速度场超声波测试,分析了套管旋流扶正器后的速度场衰减机理,数值模拟结果与实际测试曲线趋于一致。在此基础上进行了旋流注水泥工程设计计算和应用。     

直叶涡轮搅拌槽中流场的数值模拟

以PY型直叶涡轮搅拌槽为原型建立数值模拟模型 ,通过计算机流体动力学方法对其流场进行分析研究。数值模拟结果和激光多普勒测速实验数据吻合较好。对实际操作条件下高粘度流体在搅拌槽中的流场模拟表明 ,搅拌叶轮位置、转速以及物料性质等因素对流场的分布影响较大     

气井井筒携液临界流速和流量的动态分布研究

随着有水气田的开发，产水气井所占比例逐年增加，准确预测气井的携液临界流量和流速对于气井配产及积液判断有着重要的意义，除了寻找适合本气田的预测模型外，还要考虑最大携液临界流量在井筒中出现的位置。为此，通过对携液临界流量和携液临界流速沿井筒分布规律的研究，认为携液临界流量与沿井筒分布气井的产液量有关，其变化直接改变了井筒温度和压力分布。产液量较小时，井筒的温度损失较大，压力损失较小，温度变化对携液临界流量的分布起主导因素，而随着产液量的增加，温度损失逐渐减小，而压力损失逐渐增加，压力变化逐渐成为影响携液临界流量分布的主导因素；携液临界流量沿井筒分布曲线出现的拐点，就是压力变化起主导因素到温度变化起主导因素的转折点；产液量较大时，最大携液临界流量往往出现在井底。研究表明，在计算气井携液临界流量时要算出沿井筒每个位置的携液临界流量值，并以较大值作为气井的携液临界流量。     

用穿透法测量声速时初始点的选择问题

用穿透方法测量岩心或固体的声速时，从测量波形中确定纵波（或横波）的到达时刻（或称初始点）比较困难，当声波的频率比较低时，其误差对测量结果影响比较大。本文用相位分析的方法研究了初始点的选择问题。首先，用各向同性较强、均匀的汉白玉制作标准件，测量其不同传播距离的波形，再用相位补偿的方法得到其传播速度；其次，利用传播速度，可从不同距离的测量波形中确定初始点及其对应的测量系统的时间延迟常数；最后，确定波形的其他位置为初始点时对应的时间延迟常数，因此，我们可以根据实际测量波形的特点选择最佳的初始点，利用其对应的时间延迟常数得到比较精确的声速。模型测量结果表明，初始点位置不同，其对应的测量系统的时间延迟常数也不同，也即测量系统的时间延迟常数是与初始点的选择相对应的。     

水槽中双向流模拟系统的研制

本文研制的双向流模拟系统,能够产生恒定的正向流场、反向流场,也能够按照给定的潮汐流曲线,通过计算机自动控制模拟潮汐流,并可利用过程曲线修正法进行修正,同时,采集流量、流速数据进行分析处理。考虑到小流速时流场的均匀性及精度要求,与大流速时工作的兼容性,本系统中选择两台双向水泵,控制软件根据输入流速计算所需流量,自动进行水泵的选取和对应阀门的开关。