Power Law液体圆管螺旋流的解析解——速度分布、流量和压降梯度的计算公式

作者于1984年在理论上和实验上完成了泥浆常用的Power Law液体在环形空间中螺旋流动规律的研究。本文将完成该液体在钻柱内(圆管)的螺旋流动的理论研究。根据非牛顿流体力学原理,运用数学方法,给出了圆管层流螺旋流的视粘度分布、速度分布和流量的解析表达式;进而建立了压降梯度的计算公式。     

高含水原油流变特性研究

高含水原油的视粘度是温度、含水率以 及剪切速率的函数。从现场实际出发 全面研究高含水原油流变特性,即含水原油视粘度与含水率的关系,含水原油视粘度与剪切速率的关系,含水原油视粘度与油温的关系等。给出了测试的相应曲线并对曲 线进行了分析。该油田油水乳状液转 相点在含水６５ ．２ ％ 左右,在转相点以前是以油为外相,水为内相 Ｗ／ Ｏ 型乳状液,视粘度随含水量上 升而增加,且受温度影响较大,同时剪切速率影响也相当明 显。随着剪 切速率的增加,转相点的视 粘度明显下降。用曲面拟合方法回归出流变参数方程。通过现场取样和数据处理分析可知,含水原油其流变特性可由幂律本构方程表示。这一结论为准确计算高含水原油管道工艺参数奠定基础。     

幂律液体的环形空间层流压降、临界雷诺数和临界 Z 值

<正> 油田上的某些原油、油水乳状液、压裂液和泥浆等,就其流变性来看,常属于非牛顿液体。其中的一些,它们的流变性是可以用幂律模式来描述的。有关这种幂律液体的管流规律,是油田上经常遇到的问题之一。本研究针对幂律液体在环形空间内层流压降的理论分析结果,在较大尺寸的管路中,进行了实验验证;并且,进一步确定了雷诺数和稳定性参数 Z 的临界值。     

多层筛板液体分布器研究

介绍了多层筛板液体分布器的结构及其分布性能，针对大型降膜蒸发器建立了液体分布试验装置，通过对分布器的测定，建立了降流密度和分布不均匀度之间的关系曲线，发现液体粘度对分布不均匀度的影响不大，提出了降膜蒸发器降流密度的设计参考值。     

多层筛板液体分布器研究

介绍了多层筛板液体分布器的结构及其分布性能．针对大型降膜蒸发器建立了液体分布试验装置，通过对分布器的测定，建立了降流密度和分布不均匀度之间的关系曲线；发现液体粘度对分布不均匀度的影响不大；提出了降膜蒸发器降流密度的设计参考值．     

熔模铸造3-3-3-1模料流变性的研究

对熔模铸造用模料3-3-3-1进行了本构关系的研究,在实验的基础上,利用幂律粘度模型,计算出了模料粘度模型的参数,从而得到其本构方程,并绘出了模料流变曲线。     

SiO_2对PVAc流变性能的影响

本文研究了 PVAc-SiO_2和 PVAc-SiO_2,分散体系的流变性能.从流变曲线求得幂律指数.讨论了 SiO_2,及分散剂 OP-10对 PVAc 流变性能的影响。并用 Arrhenius 方程计算出在不同切应力下的粘流活化能。     

幂律流底泥的质量输移和流场

基于欧拉坐标系,在波浪与底泥相互作用的两层系统中,对表面波作用下底泥的质量输移进行理论研究.上层为水;下层为底泥,用幂律流模型描述;波动由施加在在自由水表面上的周期性压力荷载驱动.基于浅水波和小变形假设,采用摄动分析将运动方程和边界条件展开到二阶问题,并采用数值迭代法计算求解非线性微分方程.分析幂律流流动指数和压力荷载的变化对流场分布、质量输移速度以及自由水面和泥-水界面位置变化的影响.结果发现,随着幂律流流动指数的减小,由于受到界面剪切作用,泥-水界面附近流场中出现环流结构和流动间歇性停止现象,同时质量输移速度迅速减小.为验证理论分析的正确性,将质量输移速度计算结果与水槽试验结果进行对比,结果发现两者吻合较好.     

幂律流体在部分填充多孔介质平板通道内的流动特性研究

研究了幂律流体在部分填充多孔介质平板通道内的流动特性，通过边界层动量积分法求解了Brinkman-Darcy流动模型的动量方程，得到了幂律流体在部分填充多孔介质平板通道内的无量纲速度分布。计算分析发现，未填充多孔介质区域的无量纲速度和速度峰值随填充厚度的减小先增大后减小，填充厚度较厚时：随达西数与幂律指数的减小而增大；随着填充厚度减小，达西数对速度峰值的影响减弱，速度峰值随幂律指数的减小而减小。     

液固流化床中颗粒流动特性的数值模拟

应用欧拉-欧拉双流体模型,液相采用k-ε湍流模型,同时考虑液固两相间耦合作用,数值模拟液固流化床内液固两相流动,研究了液体密度和粘度对液固流化床内流动特性的影响.研究结果表明,液固流化床内液体、颗粒混合比较均匀,呈现散式流态化特性.颗粒轴向速度随着液体密度和粘度的增大而增大,并且在床内分布趋势相同.数值模拟得到床层膨胀高度的结果与Babu等人公式计算值相吻合.     

粘弹性聚合物溶液对残余油膜的作用机理

针对水驱后残余油膜的存在形式，厦油藏孔隙内聚合物溶液粘弹特性，选取具有相继收敛和扩张特性的波纹管模型和广泛用于数值计算粘弹性流体的上随体Maxwell本构方程，建立了由连续性方程、运动方程和上随体Maxwell本构方程、流函数、涡量函数及边界争件组成的较完整的数学模型。通过有效的数值求解，从力学的角度提出聚合物驱在理论上提高驱油效率的机理是：（1）粘弹性聚合物溶液产生的第一法向应力和剪切应力对油膜的携带作用大于相同粘度的牛顿流体产生的剪切应力时油膜的携带作用，从而可携带部分残余油膜流动；（2）粘弹性聚合物溶液与牛顿流体相比，相同流函数值的流线位置发生改变，其波及范围大于相同粘度的牛顿流体。     

非牛顿钻井流体流动计算机智能解析方法

钻井液体在环形钻杆空间中的运动,可归结为幂律流体管内流动和螺旋流动。由于幂律流体的本构方程,在运动方程中产生速度梯度的非线性项,求解过程比较复杂。因此应用计算机符号运算、改进的Kantorovich变分法和幂律流体模型相结合,并采用局部线性化的方法,提出了解决运动方程中出现的非线性问题的方法,即计算智能解析方法应用于非线性问题,研究了幂律流体管内非定常流动,研究方法及其结果可以推广到幂律流体螺旋流动情形。     

液体润滑螺旋槽机械密封性能的数值分析

采用有了差分数值计算方法,求解螺旋槽液体润滑的雷诺方程,获得了液体润滑螺旋槽机械密封端面的液膜二维压力分布,并计算了分析操作参数和结构参数对密封端面开启力和液膜刚度的影响。     

涤纶纺丝过程的数学模拟及其求解

本文从一般设定的纺丝模型出发,推导出了用于描述涤纶纺丝过程中纺线上温度分布,速度分布和应力分布的三个微分方程:随后借求取纺丝线上粘度变化与温度变化的关系,求解上述数学模型。文中附有二项计算结果的示例。     

八面河稠油流变性及单相渗流启动压力梯度实验研究

八面河油田普通稠油具有非牛顿流体特征,经过流变仪测试分析,流变特征曲线为一条不过坐标原点的曲线,原油符合宾汉流和幂律流流变模式。通过进行不同粘度下原油单相驱替实验,结果表明,拟启动压力梯度和真实启动压力梯度与流度之间呈幂指数关系,随着流度的增加,启动压力梯度减小;随着原油粘度(地下原油粘度)的增加,稠油拟启动压力梯度和真实启动压力梯度均增加,明确了该稠油存在启动压力梯度的原油粘度界限值。     

载流二次曲线平面上磁场的计算

载流二次曲线平面上任一点的磁场计算比较复杂.本文用极坐标方程讨论载流二次曲线对轴线任一点产生的磁场,给出计算公式,并在APPLEIIe计算机上用辛普生法进行数值积分,描出其分布曲线。     

液体动压轴承特性分析的实验方法研究

简要说明了液体动压轴承的特性与润滑油的粘度、滑动速度、油膜厚度的关系,从而制定了特性的实验研究方法,通过本实验系统,测出了油膜压力分布曲线,轴承特性值与摩擦系数的关系曲线以及最小油膜厚度的实测值。     

轮胎滑水机理在钢带式高速轮胎试验台上的应用

将轮胎的动力滑水的机理应用在钢带式高速轮胎试验台,来实现试验台轮胎台架的水润滑止推平面轴承(简称水轴承)在高速滑移时的润滑。建立了包含Reynolds方程、膜厚方程、变形方程的线接触弹流方程,通过数值迭代计算的方法,仿真出轮胎接触的钢带与纯净水流固耦合的水膜厚度、压力分布曲线,并仿真出一定膜厚下完全滑水的临界车速与胎压的曲线。在临界速度以下,通过水轴承静压来实现水膜的形成。结果表明,与NASA轮胎滑水的速度压力曲线相比,高速轮胎试验台成功地在更低的速度下实现完全水滑。     

圆筒形薄钢壳物体纵向磁化状态的简化建模方法

积分方程法计算过程中,所得到的系数矩阵是稠密矩阵,随着剖分单元的增多,计算资源的需求将快速增长,可能会在一些实际工程问题的计算中造成一些障碍.根据薄钢板的磁化特点,将圆筒形薄钢壳物体的纵向磁化等效为圆环形体磁化强度分布和圆环形线磁荷分布2种形式,可将原有的二维轴对称问题简化为一维形式,用于快速地建立圆筒形薄钢壳物体纵向磁化状态的数学模型.圆环形体磁化强度分布和圆环形线磁荷分布与三维积分方程法相比,可以得到几乎相同的磁化强度和外部磁场分布,只存在很小的误差.计算结果表明,所得到的新方法只需要少量剖分单元就可以满足计算精度要求,且大大减少了计算资源,加快了计算速度,非常适用于工程计算.     

怎样用旋转粘度仪准确测定非牛顿液体的流变性能

本文闸述了当前在设计和使用旋转粘度仪中所存在的一些问题。目前的旋转粘度仪,是按牛顿液体的内摩擦定律设计的,这对牛屯液体流变参数的测量和计算是较为准确的,但对非牛屯液体流变参数的测量和计算,则会产生不可忽视的误差。本文依据非牛屯液体的流变规律,从理论上阐明了用这种仪器测定和计算非牛电液体时,对那些流变参数是较为准确的;对那些流变参数会有较大的误差以及这些误差的范围、影响因素和解决途径,从而进一步阐明了通过使用仪器校正系数B,通过计算非牛屯液体的速度梯度,以达到准确测定非牛屯液体流变性能的方法。为了在引入B值后,仍能较方便的计算塑性液体的动切应力,文章还介绍了改进设计旋转粘度仪的有关方法。