基于无网格方法的圆柱型催化剂体相温度分布数值模拟

以真实圆柱型加氢裂化催化剂三维体相环境为计算实体,以模拟工业运行温度的定值函数作为边界条件,采用无网格数值方法求解傅里叶传热方程,并使用计算结果分析加氢裂化催化反应过程中外界温度对于催化剂内部温度分布的影响。结果表明,实际加氢裂化反应过程中,催化剂颗粒内部并非等温,外界的反应温度以及催化剂颗粒内部的热点分布对于催化剂团簇内部的温度场分布有一定的影响。催化剂体相内部的平均温度也随着反应体系放热情况、催化剂粒径、原料油密度、反应空速以及催化剂内部热点分布情况的不同而有所变化。     

页岩气藏两相流固耦合无网格数值模拟

针对页岩气藏受两相复杂流动与流固耦合作用影响导致产能预测难度大的问题,将渗流场分为主改造区、次改造区和未改造区,结合多流态统一输运模型及等效连续非均匀介质物理模型,建立多尺度气-水两相流动流固耦合数学模型,并利用无网格广义有限差分法对数学模型进行编程求解。研究结果表明：无网格广义有限差分法能适应不同计算域情况,避免传统差分网格与非结构网格耦合所导致的运算不稳定;压降前缘在未改造区的传播仅为20 m左右,固体位移主要发生在次改造区与未改造区的交界区域;忽略应力场的影响,气井投产初期产气量被显著高估,到生产后期这种影响逐渐下降;低初始含水饱和度的页岩气藏更有益于开发,储层优选时应重点考虑含水饱和度。研究成果对流固耦合数值模拟及非常规油气藏产能预测具有指导意义。     

基于无网格法的微生物驱数值模拟

微生物驱具有成本低、施工工艺简单和环保的优点,成为备受关注的提高采收率技术.微生物驱机理相对复杂,目前常用的有限差分和有限元等数值计算方法,计算效率较低,且精度受网格划分影响较大.基于加权最小二乘法,将无网格法用于微生物驱数值模拟,并将无网格法求解结果与传统有限差分法计算结果对比,结果表明无网格法在保证相同计算精度的同...     

热采数值模拟的快速自适应组合网格方法

本文用快速自适应组合网格方法(FAC)和逐次收据方法分别计算了一个三维、三相、二组分的热采数值模拟.计算结果表明,FAC方法和逐次收缩方法的结果接近全局加密网格上的结果(其中FAC的结果更为理想),而CPU时间仅分别为后者的22.35%和10.8%.     

全局弱式无网格数值模拟研究

本文采用基于全局弱式的无网格径向基点插值法,利用节点对求解域进行分割,并对形函数进行区域近似,最终通过插值方法获得节点信息。可将该方法应用于弹性力学的具体问题中。本文利用FORTRAN语言对这种方法解决此类问题进行了程序实现,应用于石油机械中常见的二维机械梁的一般应力问题进行数值模拟,对其进行了位移和应力计算并与数值解进行分析对照标准解验证计算精度。在此基础上,研究了其参数配置对其结果的影响。     

气井压力温度预测综合数值模拟

基于质量、动量、能量守恒原理,导出了描述气井流动气柱的压力、温度、流速及密度分布的常微分方程组,采用四阶龙格-库塔法数值求解.该数值模型综合考虑了井斜角、井身结构、油管柱结构、气井井筒的径向传热、不同环空传热介质及地层的热物理性质沿井深的变化,符合气井的实际情况.应用6460m的新疆柯深1井(高温高压气井)基本数据进行实例计算,并对模型进行了敏感性分析.计算绘出了不同产量下气体压力、温度、流速及密度沿井深的分布曲线,直观地反映了气井的流动规律和地层的传热特征.可为高温高压气井试井工艺设计和生产动态分析(如水化物预测、油管柱设计等)提供技术依据.     

流线数值模拟中的无效网格处理方法

对于砂体横向连续性差,呈透镜状,局部区域为局部断层影响的水动力滞留区或泥岩的油区进行数值模拟时必然涉及到不可流动区域的处理,不可流动区域网格化后变为不可流动网格,又称无效网格或死网格。不可流动区域的存在会影响流线数值模拟的压力场计算以及流线追踪过程,导致流线数值模拟失败,因此无效网格的研究对流线数值模拟计算具有重要意义。无效网格的处理方法主要有三种:直接计算法、镜像反映法及网格设置法,还有流线追踪、流线饱和度模型中涉及到的无效网格处理方法。通过实例计算分析,证明了无效网格处理方法的有效性。网格设置法具有良好的规律性,计算简便;直接计算法的方程系数矩阵规律复杂;镜像反映法要不断对无效网格重新赋值,影响计算速度。当模拟区存在不可流动区域时,无效网格处理方法能有效地解决流线数值模拟过程中出现的问题。     

干燥及焙烧温度对加氢裂化催化剂的影响

采用浸渍法在不同干燥和焙烧温度下制备一系列WNi型加氢裂化催化剂,采用N2-物理吸附、NH3-TPD、XRD、TPR等手段对催化剂进行表征,并用十二烷为模型化合物考察催化剂的加氢裂化性能。结果表明：随着焙烧温度的增加,催化剂的比表面积略有降低,孔径变大,孔体积变化不大;随着焙烧温度的增加,催化剂的酸量呈先增加后降低的变化趋势,在400 ℃时达到最大值,当焙烧温度提高到600 ℃时,金属组分在载体表面发生聚集;加氢裂化催化剂的活性随着焙烧温度的增加呈先增加后降低的变化趋势,峰值出现在焙烧温度为500 ℃处。说明适宜的焙烧温度有利于提高催化剂的催化性能,当催化剂经过高温焙烧时,会对其活性产生抑制作用。干燥温度由200 ℃降到120 ℃时,催化剂的孔体积和孔径提高,比表面积略有降低,酸量基本不变,催化活性提高。     

SMV型静态混合器的三维数值模拟

利用CFD软件模拟了SMV型静态混合器内的流场,计算了压力降,分析了其强化传热的特性。通过对流场的分析,首次从数值的角度揭示了SMV型静态混合元件使流体产生径向流动、壁面冲刷和沿壁面作周向流动使流体微团旋转是改善管内传热的三大因素。计算了平均对流传热系数和流动阻力系数,与已有的实验值进行比较后验证了计算结果的可靠性,拟合得到了具有较高相关性的传热准则数方程。通过局部传热系数的计算得到了SMV型静态混合器的传热入口段长度。与空管情形进行比较表明,SMV型静态混合器的传热系数比空管提高了约3.7倍。     

摆动下液体分布器流体分布的数值模拟研究

利用计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamic)对液体分布器内的流场进行数值模拟研究.主要研究水平状态及两个方向摆动状态下分布器出口处的流量分配及压降.研究结果表明:增加一定倾角的摆动后,分布器的流量分配变异系数从6.75％增加至21.24％,出口流量的不均匀性显著升高,且不同方向的摆动对...     

埋地热油管道周围温度场数值模拟

埋地热油管道周围的温度场是热油管道运行的重要参数之一，本文建立了埋地热油管道周围土壤温度场的物理模型，并用ANSYS软件对管道周围的温度场进行数值模拟。通过和实验结果对比表明该方法能准确的计算管道周围温度场的分布，同时也能求解出管道周围中任意点在整个运行周期中的温度变化情况。     

结焦催化剂颗粒再生时的瞬态温升模拟

根据均匀模型和有限厚度区模型 ,对结焦的分子筛裂化催化剂进行了再生时的瞬态温升模拟。将所建模型应用到半间歇的流化床再生反应器内 ,对比测定值与模型计算值 ,发现模型计算值能较好地模拟实验过程。研究结果表明 ,在 75 0℃以上的温度下再生时 ,颗粒最高温升达 5 3 .5 1℃ ,气固间温差达 42 .67℃ ,说明即使气膜内的传质阻力可以忽略不计时 ,传热阻力仍很大。     

大型催化裂化催化剂喷雾干燥塔数值模拟及参数优化

为考察大型FCC催化剂制备喷雾干燥塔内部流场对催化剂性能的影响,运用欧拉-拉格朗日模型,建立了50 kt/a大型喷雾干燥塔两相流CFD模型。通过对大型喷雾干燥塔的CFD模拟计算,得到了较详细的大型喷雾干燥塔内流场信息,如流速分布、温度分布及颗粒运行轨迹等。流速场分布数据表明,气相在塔中央流速较快,左右两侧各有漩涡生成,但是并不完全对称。喷雾干燥塔的参数优化过程研究结果可以得到考察范围内较优的喷枪数目和喷雾角度。     

多尺度油藏数值模拟的渗滤方法

指出油藏渗流中不同尺度的渗滤现象形成机制,从渗滤理论角度揭示驱替前缘的生长规律.根据宏观与微观渗流的动力学方程,以隐式计算的压力场确定渗滤准则,分别建立了微观与宏观油藏数值模拟的渗滤模型.该模型中指进的发育、剩余油的圈闭不仅受介质非均质性的影响,而且与驱替历史(压力场变化)相关,是对Stenby(1990)及Barefet(1994)的渗滤模拟模型理论上的修正与完善,更能体现渗流的动力学统一性及不规则性.此外,建立了排液道见水后与排液道相临节点的压力降计算模型,使油藏渗滤模型不仅可模拟见水前的水驱油过程,还可对见水后的动态进行预测,突破了网络模拟向油藏动态模拟应用转化的一个难题.通过实际岩心驱替实验及平面填砂模型实验的验证,所建立的多尺度油藏数值渗滤模拟模型是可靠的.微观渗滤模拟可以评价孔隙结构对采收率、指进发育、剩余油分布的影响.宏观渗滤网络模拟方法,可对渗透率、孔隙度非均质分布的油藏在不同驱替条件下的渗流进行渗滤模拟,使指进、剩余油分布的预测更为客观.宏观与微观渗滤模拟特征曲线可与物理模拟及经典数值模拟方法的结果进行对比研究,使油藏数值模拟的深度与广度都得以延伸.     

燃烧器结构对气体火焰形状和炉内温度分布的影响

利用数值模拟方法,选用标准的K-ε湍流模型、PDF扩散燃烧模型、离散坐标辐射传热模型,研究了燃烧器结构对气体火焰形状和炉内温度分布的影响,主要考察了不同燃烧器喷孔直径、喷孔角度和旋流角度下速度、温度、火焰形状等参数的变化规律.结果表明, 喷孔直径越小,喷孔出口速度越大,速度峰值也越大,射流的影响区域越大,燃料与空气的混合越好,燃烧速率越高,燃烧的火焰越短、越窄;喷孔角度和旋流配风也可以增强混合、强化燃烧,但其对火焰形状及长度和炉内整体的温度分布影响很小.因此,若要提高辐射传热效率,只能从配风和火道形状的优化入手,开发新结构的高效燃烧器.     

不同渣油掺炼比对催化裂化产物分布影响的数值模拟研究

利用石油大学重质油实验室和清华大学共同开发的渣油催化裂化提升管反应器三维气，固两相数值模拟软件NUMOCORR－Ⅱ，对具有复杂喷嘴分布的燕山石化I催化提升管反应器，进行了不同渣油掺炼比对催化裂化产物分布影响的数值模拟研究，结果表明，当掺渣比增加9％时，轻质油收率下降2．7％，焦炭收率增加0．3％，在掺渣比增加后，若不相应调整操作条件，反应转化率下降，造成轻质油收率明显降低，因此，在增加掺渣比后，优化反应条件，达到最佳反应深度至关重要的。     

平直翅片管翅式换热器减阻强化传热数值模拟

摘要借助Fluent软件，采用边界加密的六面体网格，建立了平直翅片管翅式换热器三维物理模型。在层流假设的基础上，利用具有二阶精度的QUICK差分格式，对换热器内的流动与传热进行了数值模拟研究。根据得到的换热器通道内的传热与阻力特性，提出了可以通过控制宏观流场来减阻强化传热的思想，给出了一种在工程上容易实现的方法，并进行了相应的数值计算。结果表明，新方案使传热Nu数平均提高了7．24％，而阻力系数下降，且最大下降达6．39％。     

焙烧温度对含硫前体NiMoS加氢裂化催化剂反应性能的影响

采用四硫代钼酸铵、硝酸镍为活性组分,γ-Al2O3和改性Y分子筛的混合物为载体,通过混捏法制备含硫前体NiMoS加氢裂化催化剂。对催化剂进行了IR,TEM,XRD表征。结果表明：随焙烧温度的升高,含硫前体催化剂表面总酸量先增加后减小;含硫前体催化剂的中强酸酸量较大,且B/L值也较大;由于以四硫代钼酸铵为前体的催化剂减少了金属与载体间的相互作用,有利于得到较佳的活性组分晶体尺寸和层数,从而提高了催化剂的性能;过高的焙烧温度不利于含硫前体催化剂活性相MoS2片晶形成合适的平均长度和平均层数;采用500℃焙烧的含硫前体催化剂进行加氢裂化反应时,产物的液体收率、转化率、选择性均较高,且异构性能突出。