斜管式预脱水器的数值模拟分析

介绍了斜管式、卧式2种预脱水器的结构特点,并采用计算流体力学(CFD)软件fluent模拟了两种预脱水器内部三维流场。模拟结果表明,相同条件下斜管式预脱水器比卧式预脱水器有更好的分离效率,可为斜管式预脱水器在高含水油田的推广应用提供一定的理论根据。     

动态旋流器流场数值模拟

采用Reynold应力模型对动态旋流器内流场进行数值模拟。结果表明，对速度场的分布规律和切向速度分布的涡结构做出了正确的预测，模拟值与文献实验数据基本吻合，证明该模型和算法的可行性。所建立的数学模型和使用的计算方法为深入探讨动态水力旋流器的流场特性、分离机理及结构优化设计提供了有效的途径。     

天然气井口节流阀流场数值模拟

天然气在通过井口节流阀时由于J-T效应(焦耳-汤姆森效应)会引起温度急剧下降,极易与天然气中含的水形成水合物,从而堵塞管道、影响生产,严重时会造成气井停产,管道停输、炸裂等严重事故。基于计算流体力学软件Fluent,对天然气通过井口的节流过程进行数值模拟,模拟结果显示了天然气节流过程中压力场、温度场变化规律,节流后的气流能量逐渐衰减,最后与周围气体相混合达到平衡,并且温度呈逐歩升高趋势。在此基础上,预测了节流过程中能否生成水合物,并提出水合物的预防措施,即定期地进行井口注醇、井口电伴热等方法,为实际生产中水合物的防治提供了理论指导。     

固定节流阀流场数值模拟研究

应用有限体积法,借助FLUENT分析了突然收缩和突然扩张型固定节流阀在节流孔孔径为14mm时的流场特性,揭示了流线、速度、压力分布,讨论了节流孔长度、孔径对压降的影响.提出了一种新型节流阀结构,可有效增大压降,为固定节流阀结构优化及性能改善提供参考依据.     

实体PDC钻头流场数值模拟

为了从微观上分析PDC钻头的流场．从而优化PDC钻头的水力结构设计,利用计算流体动力学技术,对一只实体PDC钻头的三维流场进行了数值模拟。模拟中考虑了钻头的切削齿和射流喷嘴对流场的影响。流场的网格划分采用局部加密的混合网格形式,保证了计算精度和运算速度的要求。流场的三维模拟结果揭示了钻头的低速区、回流区和滞流区域。为钻头水力结构优化分析奠定了理论基础。     

轴对称淹没水射流流场的数值模拟

根据轴对称淹没水射流破岩条件建立了流场的物理模型和数学模型 ,采用计算流体动力学的有限元软件ANSYS ,对紊动射流流场进行了数值模拟 ,说明轴对称淹没冲击射流流场结构包括射流区、漫流区、涡流区和冲击区 ;在离冲击面较远的区域内 ,射流区呈一定锥角线性扩展 ,与自由射流结构相同。射流在靠近被冲击面处有明显的收缩趋势 ,射流的上半段表现出自由射流的结构特征。被冲击表面上的滞止压力随着喷距和冲击半径的增大而迅速衰减。射流流场数值模拟结果与前人的实验结果吻合。     

泡沫发生器内部流场的数值模拟

泡沫流体广泛应用于酸化、冲砂洗井、堵水等作业中,泡沫发生器的结构直接影响泡沫流体的质量以及应用效果。通过对射流式和同心管式泡沫发生器内部流场的数值模拟,得到了泡沫发生器内部的速度分布、气液相分布和压力损失。由模拟结果知,射流式泡沫发生器的泡沫均匀程度要好于同心管式泡沫发生器;在一定范围内气液相入口的速度对出口泡沫流体的均匀程度影响不大,但对压降损失影响较大。在设计泡沫发生器时,应该根据泡沫产生速度的要求调整泡沫发生器入口尺寸,降低发生器的压降损失。     

挖沟机喷嘴射流流场的数值模拟

喷嘴是海底挖沟机中的重要元件,该文采用FLUENT软件对其进行数值模拟,对喷嘴的射流特点进行研究,分析了喷嘴进口压力、流量对射流冲击力衰减变化的影响。结果表明,射流在淹没情况下,对进口压力进行有效控制,可以形成理想的冲刷域,并产生良好的冲刷效果,能够达到工程应用的需要,可以有效提高挖沟机的工作效率。     

工业布袋除尘器三维流场的数值模拟

采用计算流体力学方法对2×330 MW的布袋除尘器进行三维数值模拟分析,考察整个除尘系统的烟气流量分配、速度及压力的内部分布规律。通过对烟道入口和进风支管导流板的优化设置,使3个除尘室18个除尘单元内的烟气流量分布情况得到了极大改善,烟气流量分配系数控制在1±0.05之内。这一方法及结果可为同类除尘器中导流板的设计和改进提供参考。     

锥阀内部流场的数值模拟

在阀内流道设计时,可通过结构与参数的优化,缩小低压区,以控制气穴的产生和发展。在相同的边界条件下,随着阀芯锥度的增大,锥阀内部压力损失也随之增加,最大流速先增大后减小,最小负压值先减小后增大;锥阀所受液动力减小。在相同的开度、计算条件下,常规锥阀上阀腔拐角处主流和壁面脱离形成旋涡区,产生较大的能量耗散,改进模型可以消除旋涡,降低能量的局部损耗,同时减少压力损失。     

PDC钻头表面流场的数值模拟

用数值方法解非牛顿流体流动的控制方程来研究PDC钻头表面的泥浆流动,以81/2“钻头为实例计算了钻头表面的流场和压强分布,计算结果和实际情况基本符合.其方法对PDC钻头的布齿设计有实用价值.     

超临界氮射流流场数值模拟研究

常规水力压裂技术在改造干热岩储层时面临起裂压力高、封隔器坐封困难等问题.超临界氮喷射压裂技术利用流体压能与冷冲击共同作用,有望实现对干热岩储层的有效压裂.为研究超临界氮射流流场的分布规律,采用计算流体力学方法,考虑超临界氮物性变化,计算得到了超临界氮射流流场的速度、压力和温度分布,并与液氮射流、超临界CO2射流和水射流...     

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。     

水力脉冲射流旋流流场数值模拟

为研究水力脉冲射流流场内旋流流场的变化特性,通过建立井底边界条件下单喷嘴脉冲射流冲击流场物理模型,对脉冲射流旋流流场进行了数值模拟研究。结果表明,非稳态旋流是脉冲射流流场的一个显著特征,对脉冲射流钻井提速起到重要作用,旋流速度和范围具有周期性变化且不随脉冲频率发生改变;在单周期内,旋流强度与脉冲射流速度变化具有一致性,旋流影响范围由前期的快速扩大到后期的缓慢扩大,一直保持增大趋势;旋流作用强于射流动能是脉冲射流产生局部脉动负压的主要原因,有利于降低压持效应;旋流流场改变钻头表面的压力分布,有利于提高钻头清洗效果。研究结果对指导脉冲射流提速技术具有一定的参考价值。     

斜管中油滴流场数值模拟分析

以水中除油设备斜管组中单根斜管为研究对象,选取倾角为30°、45°、60°三个角度的斜管,采用数值模拟软件对60μm油滴在斜管中的上浮过程进行模拟分析,得到了时间点为88s及116s时的油滴分布图,分析得出斜管倾角与油滴分离及操作弹性的关系。模拟结果表明,倾角为30°和45°时均可以达到60μm的油滴基本从水中分离去除,在实际工程中倾角45°的斜管组应用弹性更大,应用更广泛。     

含空心球钻井液分离流场数值模拟

为分析常规旋流分离器在深水含空心球钻井液双梯度钻井中分离回收空心球的可行性,建立了旋流器中分离场的RNGκ-ε湍流数学模型。利用计算流体动力学模拟给定工况下旋流分离过程,分析了旋流器内部压力场、速度分布特征及分离效率,岩屑的分离效率为78.99%,空心球回收分离效率达95.75%。结果表明在深水空心球双梯度钻井中采用常规旋流分离器回收钻井液中空心球可行,同时为改进结构设计、提高分离性能和降低能量损耗提供了一定依据。     

岩屑床破坏工具流场的数值模拟

岩屑床破坏器是一种有效的斜井岩屑床破坏工具，具有水力和机械双作用破坏、清除岩屑床的特点。为了对岩屑床破坏器产生的钻井液流场有一个全面、准确的了解，应用计算机流体动力学（CFD）分析软件对其流动进行了数值模拟研究，给出了湍流模型、模型数值解法、模型的网格划分及边界条件，并从速度场、压力场、流线图三方面对数值模拟结果进行了分析，这为岩屑床破坏器的结构优化设计、制造及现场应用提供了必要的理论技术支持。     

振荡流混合器湍流流场的数值模拟

应用计算流体力学技术,采用层流模型和湍流模型对净流量为0、一定雷诺数区间振荡流混合器单腔室中的层流流场和湍流流场进行了数值模拟计算。首次实现了振荡流混合器流场湍流流动阶段的三维数值模拟,较好地反映了湍流阶段振荡流混合器速度场分布状况,并获得了反映振荡流混合器速度场在一定雷诺数条件下非对称分布的模拟结果。     

基于Fluent的锥形节流阀流场数值模拟

针对高压锥形节流阀冲蚀和气蚀失效严重的问题,利用Fluent软件对实际使用中的锥形节流阀内流场分布进行仿真计算,揭示了节流阀冲蚀和气蚀失效的原因,并提出一些减缓失效的方法和使用时的注意事项。分析结果为节流阀的设计和性能优化提供一定的理论依据。     

复合式水力旋流器内部流场的数值模拟

复合式水力旋流器是综合了动态和静态旋流器各自优点的新型水力旋流器.采用修正的RNGK-ε模型,对复合式水力旋流器内部流场进行了数值模拟.计算结果与实验所得数据基本吻合,证明了模型和算法的正确性.其中,轴向速度和切向速度的数值模拟结果和实际测量结果非常接近;在器壁附近的外自由涡区,切向速度的数值计算与实际测量数值基本一致.对径向速度分布规律的模拟将有助于对旋流器的结构及性能的分析,所建立的数学模型和所使用的计算方法为进一步研究复合式水力旋流器的分离机理、流场特性及结构优化设计提供了一条有效的途径.