地面旋流油水分离器的数值模拟研究

地面旋流油水分离器的性能对试油求产过程中实时获取准确的原油产出量至关重要。为此,以经典的切向流入式旋流油水分离器为模型基础,对油水分离的流场进行了数值模拟研究,评价了不同工作参数、原油物性条件下的油水分离性能。研究结果表明：随着工作压力的增大,油水分离效率呈现出由0跃升到最大值并基本保持不变而后骤降的规律。随着排量的增加,油水分离效率基本持续稳定在最优值而后突然下降,当油水比和原油黏度在一定范围内,油水分离效率随油水比和黏度的增加平缓下降;当超出此范围时,油水分离效率陡然下降。该装置的最佳工作压力范围为1.2～4.1 MPa,日处理量控制在45 m³以内,适用于油水比低于25%、原油黏度低于50 mPa·s的工况。     

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。     

井下油气水力旋流分离器结构优化与数值模拟

用数值模拟方法对井下油气水力旋流分离器内的气液分离两相流场进行了研究,通过数值模拟得到流场分布规律符合已知的旋流器流场分布规律。将数值计算与室内模拟试验的分离效率进行了对比,结果表明用数值模拟的方法进行流场研究是可靠的。将油气水力旋流分离器的主要结构及操作参数对分离性能的影响进行了模拟,结果表明水力旋流器经过优化设计可以进行井下油气分离,且分离效果较好。所采用的数学模型及模拟方法为井下水力旋流油气分离器进一步优化结构、提高分离效率提供了一条有效途径。     

水力旋流器内部流场数值模拟及分离性能分析

在分析水力旋流器基本组成与工作原理的基础上,采用计算流体力学(CFD)技术进行了水力旋流器的仿真模拟,分析了分流比、进口体积分数及溢流管壁厚对水力旋流器分离性能产生的影响。结果表明:分离性能随着分流比的升高而升高,但其升高的幅度由具体旋流器结构而定;随着体积分数的增加,旋流器对0.07～0.10mm粒径的分离效率呈简单的单调下降趋势;在相同操作条件下,旋流器溢流管壁厚的增加可以使分离效率提高,能耗降低。     

一种双叶轮动态旋流分离器的分离性能

采用数值模拟和实验相结合的方法,对研发的双叶轮动态旋流分离器性能进行系统研究。结果表明,随着涡板叶轮转速提高,装置分离效率逐渐增大,趋势逐渐平缓,最高效率可达97%以上;但是功耗会随着转速的提高呈指数增加,实验工况下推荐2100 r/min为最佳转速;涡板叶轮转速不变时,流量变化对腔体内部切向速度影响较小,使得处理量在50%~117%范围波动时,该水力旋流器都能保持较高的分离效率,效率变化在1%以内。研发的双叶轮动态旋流分离器具有分离效率高,抗流量波动能力强等特点,是一种高效的固 液分离技术。目前,相关技术装备已在我国南海文昌海上平台获得应用,效果良好。     

污水油泥掺配水煤浆气化数值模拟研究

在对炼油厂典型污水处理油泥及其掺配水煤浆产物分析的基础上,基于ANSYS Fluent模拟平台,对空白水煤浆及掺配5%油泥水煤浆进行气流床高温气化数值模拟研究。研究结果表明:含油泥水煤浆较空白水煤浆提高了碳转化率及有效气含量,粗煤气中有效气(CO+H_2)体积分数从81%提高到86%,组分中H_2和H_2O成分有所下降,CO含量有较小增大趋势,从而提高了气化炉运行的经济性并达到节能环保的效果。     

油-水旋流器粒级效率数值模拟

在对油-水旋流器的流场模拟基础上,采用RSM湍流模型和Mixture模型对其分离特性和粒级效率进行模拟。结果表明:在旋流器中,不同粒径的颗粒运动轨迹不同,离散相颗粒的分离效率随着粒径的增大而增大;不同粒径的流体质点在同一旋流器中的运动轨迹、速度、分离特性等方面都有较大的差别;旋流器的轴心处会形成油核,且油核的形状与油滴的大小直接相关,旋流器的主要分离过程在圆锥段完成。     

油水旋流分离器数值模拟优化研究

受实验条件限制,单纯通过实验研究旋流器的性能周期长,且费用较高。为此,采用雷诺应力模型CFD数值模拟方法,对油水旋流分离器内的油水两相流流场进行了试验研究。研究表明,采出液在进口处的相互流动干扰对油水分离效果有重要影响,据此提出一种新型结构——带有空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋的油水旋流分离器。进一步的优化设计和性能试验表明,空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。     

一种旋流+膜联合油水分离器流场数值模拟

相对于单原理油水分离方法而言,利用旋流+膜联合原理进行油水分离是一种新的油水分离方式。为提高井下油水分离性能,探讨一种联合原理的油水分离器。建立旋流+膜联合油水分离器的物理数学模型,并用数值模拟的方法计算其中的流场分布规律,针对不同分流比、入口流速和入口含油体积分数对其性能进行系统研究。结果表明：分流比的变化影响第一级和第二级出油口相汇流动规律,应用时应进行性能核算从而保证两级分离的效果;随着入口流速的增大,旋流+膜分离性能逐渐更优,若流速过低,则旋流+膜分离性能较差;随着入口含油体积分数增大,旋流所分离的油相占比减小,留给膜分离的油相占比增大,即含油体积分数较大时,旋流+膜联合油水分离的应用更有必要。     

井下水力旋流油水分离器的研制与性能试验

井下水力旋流油水分离器是井下油水分离系统的核心部件。在借鉴传统静态水力旋流器结构形式和前期系列实验研究的基础上,给出了一种新型井下水力旋流油水分离器结构参数的确定方法;针对试制的样机,通过室内模拟试验,验证了井下水力旋流油水分离器的分离效率。试验数据表明,该分离器分离效果较好,能够满足井下油水分离的要求,为今后井下油水分离器的结构设计及进一步的系统开发提供了一定的理论依据和技术支持。     

直切双入口旋风分离器流场及分离效率的数值模拟

 采用RSM模型对直切式单、双进口型旋风分离器三维流场和分离效率进行数值模拟。结果表明,双进口型旋风分离器改善了单进口型式流场的不对称性,减小了流场内部的涡流,径向速度和总压也明显降低;在相同处理量下,当双进口型式的进口气速比较低时,并不能提高分离效率,只有当进口气速高于15.6 m/s后,其效率才明显高于单进口型式的旋风分离器。     

斜切双进口旋风分离器流场及分离效率的数值模拟

提出一种斜切双进口旋风分离器,并用RSM模型对该分离器的三维流场和分离效率进行数值模拟。结果表明：斜切双进口型式旋风分离器很好地改善了单进口直切式旋风分离器流场的不对称性,减小了内部的局部涡流;随着倾斜角度的增加,其切向速度、轴向速度均呈现先增加后降低的趋势,在倾斜角度为12○ 时轴向速度达到峰值,倾斜角度为10○ 时切向速度达到峰值,压降也呈现先增加后降低的规律,但最大值也远远小于单进口型式,径向速度变化不明显;斜切式双进口旋风分离器可以有效提高旋风分离器的分离效率,其最佳倾斜角度为10○。     

叶片式气液分离器的数值模拟研究

利用计算流体力学方法对叶片式气液分离器内的流场进行数值模拟研究,主要研究气相速度以及旋流叶片的倾角对气液分离器压降以及液滴脱除效果的影响。结果表明:气液分离器压降与气相进口速度的平方呈正比;大直径液滴在气液分离器内呈现“V”型分布,且气相速度以及旋流叶片角度对其影响显著,除雾效果高;小直径液滴在气液分离器内呈现较为均匀的分布,相较于气相速度,旋流叶片角度(15°)更能显著影响其脱除效率。     

双重各向异性介质的数值模拟方法研究

双重各向异性是多孔介质的一个基本性质 ,它对油藏流体的流动以及油气藏开发都有一定的影响。文中首先建立了双重各向异性介质的渗流数学模型 ,然后给出了它的数值模拟差分方法 ,并编制了双重各向异性介质的两相三维油藏数值模拟软件 (da SIM) ,最后给出的 5点井网计算实例显示了岩石双重各向异性对油气渗流规律的影响     

双重各向异性介质的数值模拟方法研究

双重各向异性是多孔介质的一个基本性质,它对油藏流体的流动以及油气藏开发都有一定的影响,中首先建立了双重向向异性介质的渗流数学模型,然后给出了它的数值模拟差分方法,并编制了双重各向异性介质的两相三维油藏数值模拟软件（ daSIM),最后给出的5点井网计算实例显示了岩石双重各向异性对油气渗流规律的影响。     

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.     

催化裂化装置四旋分离系统内气相流场的数值研究

采用雷诺应力模型(RSM)对两种催化裂化装置四旋分离系统内气相流动的三维流场进行数值模拟,分析了两种第四级旋风分离系统（简称四旋）内气相流场的特点。结果表明：在传统式结构中,储料罐内部分区域气流向上运动,不利于颗粒沉降,料腿内产生气流反窜现象,四旋内存在偏流,影响颗粒输送,结构设计不合理是导致颗粒堵塞的主要原因;改进式结构中,储料罐内气相速度很小,有利于颗粒沉降,料腿中周期性的二次涡影响颗粒的气力输送,可能对壁面产生磨损,四旋分离空间内流场稳定,有利于颗粒分离,改进式结构可以有效避免颗粒堵塞现象的发生。两种结构内部气相流场的对比为合理设计四旋分离系统结构提供了参考依据。     

旋流雾化喷嘴内气液两相流动的特性研究

采用试验和数值模拟相结合的方法，对旋流雾化喷嘴内部气液两相流动特性进行研究，揭示旋流雾化喷嘴内部的流动机理，有效预测其雾化特性。计算模型采用雷诺应力(RSM)湍流模型和欧拉-欧拉(Euler-Euler)两相流模型。结果表明，当气液体积比为600、气体流量小于25 m3/h时，模拟计算结果与试验数据吻合较好。在喷口内部，由于流通截面的减小，二甘醇的切向速度迅速增大，在喉部区域达到峰值，流经喉部后，由于流通面积的增加，切向速度呈减小趋势。随着气体流量的增加，二甘醇的射程越来越远，当气体流量分别为15，20，30 m3/h时，二甘醇的分配不均匀度分别为27.94%，26.05%，33.42%，呈现先减小后增大的趋势。     

基于PHOENICS顺序输送管道混油浓度紊流数值模拟

本文对顺序输送混油机理进行了分析,并根据k-ε紊流模型,引入一些合理的假设,建立了一个比较有效的顺序输送混油数学模型,并利用PHOENICS软件对它进行了模拟计算,讨论了流速与批次对混油浓度的影响。通过数值模拟结果来看,数值模拟能真实反映顺序输送管内混油浓度分布情况,同时也证明了使用一些较为成熟的流体力学软件进行计算机模拟能够为顺序输送混油机理的研究提供一个较为准确而便利的手段。