倾斜气液多相管流持液率计算方法优选

随着斜井数量日益增多,有必要开展不同倾斜角度多相管流研究。采用Beggs-Brill相关式、Mukherjee-Brill相关式、Eaton相关式和Dukler Ⅱ相关式计算了倾斜管柱的持液率,并与通过实验手段测量不同倾角、不同气液比和不同液体流速条件下的持液率数据进行了对比分析。结果表明:向上倾斜管段采用Beggs-Brill相关式能够比较准确地预测不同倾角的倾斜管段中的积液量;通过不同气液比条件下误差分析,发现Mukherjee-Brill相关式在气液比为300∶1时计算所得的误差精度最高,为8%以下,对此类高气液比管线的初次设计及运作模拟有较好的指导作用。     

考虑气体压缩性的充气钻井井底压力计算

为了降低钻井液静液柱压力,快速有效地进行钻井施工,向钻井液注入气体是常用的方法,介绍了注入气体后井底压力计算的方法,建立了环空多相流计算模型,通过对多相流有关参数的计算,采用分段叠代的方法计算各个参数,充分考虑了气体的压缩性,从而提高了井底压力计算的精度.在此基础上进行计算机编程,计算结果表明该模型有一定的应用价值.     

单井筒水平井欠平衡钻井技术研究

通过总结多分支双井筒注气欠平衡及单井筒水平井气水同注欠平衡实践经验,参考双井筒注气欠平衡原理,完成了单井筒水平井同心管注气欠平衡井身结构设计,建立了同心管注气欠平衡注气点压力计算的物理模型及多相流计算模型,并编制了计算软件。研究成果可用于单井筒水平井欠平衡钻井井身结构及施工参数的优化设计,为该技术的试验及应用奠定了基础。     

采油生产系统多相流动计算软件开发

根据垂直管中多相流动规律的研究，进行计算井筒内油、气、水混合物流动时的压力分布对指导工程技术设计和油田、油井动态分析非常重要。针对目前采油生产系统多相流动这一复杂问题，着重研究了两种多相管漉的具体模型，编制了这两种流动模型(Aziz和Hasan—Kabir)的计算软件，并在用相同的已知参数运行程序后进行结果对比分析。还将Hasan—Kabir模型的软件应用到选择电潜泵的实际问题中云。     

CFD技术在旋流器设计方面的应用

利用CFD技术对旋流分离器进行了数值研究,探讨了适用于旋流器的计算模型,包括紊流模型,多相流模型的选取和内部空气柱的计算方法。以锥形旋流器为例进行了数值计算,获得了旋流器的内部流场细节,对于旋流器的优化设计以及分离性能预测有着重要的指导作用。     

循环流化床锅炉炉膛流动特性数值模拟进展

循环流化床锅炉(CFBB)燃烧技术是目前最好的洁净煤燃烧技术之一,锅炉炉膛内的流动特性决定了炉内的燃烧和传热,是循环流化床锅炉最具有研究价值的内容之一。传统的实验方法存在研究成本高、准确性低等局限性,因此数值模拟方法成为了更多研究者的选择。CFBB模拟须从气固多相流模型入手,首先综述了近10 a来炉膛流态模拟的研究进展,数值模拟能提供更详细的流动细节和可视化结果,有助于加深对炉膛内气固两相宏观和微观流态特征的认识,还能提供更为详细的物理参数并完善对炉膛流态的定义。然后综述了决定模拟成败的关键因素——曳力模型,应用于炉膛模拟的曳力模型可以分为均匀模型、关联型模型和EMMS模型3类,讨论了曳力模型的应用范围和优缺点,其中EMMS模型具有描述介尺度结构的能力,是目前最好的曳力模型。最后归纳和分析了多相流模型和曳力模型的耦合方法,TFM多相流模型与EMMS曳力模型耦合的方法在目前得到了最多应用和较好成果,但具有无法实现粒径分布和缺乏尺度分离的不足。而将CPFD多相流模型与EMMS曳力模型耦合的方法兼具考虑颗粒粒径分布和介尺度结构不均匀性对炉膛流动特性影响的能力,在循环流化床锅炉炉膛流动性模拟更...     

选煤及其相关专业研究生论文摘要(续)

气液固多相流对离心泵性能的影响 (摘要 )韦章兵　博士　导师 :欧泽深　培养学校 :中国矿业大学在研究与分析了多相流与离心泵的基础上 ,设计了适合气液固多相流研究的离心泵开式试验台并首次综合地进行了气液、固液、气液固多相流对离心泵性能 (扬程、效率、功率、流量、汽蚀余量 )影响的试验。通过大量的试验 ,进行了气液、固液、气液固等各工况下泵性能的研究 ,并考虑了通气时加入起泡剂的影响。对两相及三相流流型、参数及相关计算进行了分析 ,并提出了含气、含固多相流的泵性能指标的计算公式。由试验数据计算结果及图表分析 ,得出了各…     

旋流-静态浮选柱管流段的两相流数值模拟

对旋流-静态微泡浮选柱的管流段进行了三维气液两相数值计算,并对其长度进行了优化,计算结果和工业试验的结果一致。结果表明：欧拉多相流模型可以较为准确地计算管流段的 气-液 两相流动;鉴于管流段的细粒级入料特性,使用紊流动能k来定性地评价此单元在不同长度下矿化效果的方法是可行的;管长不影响紊流动能k的极大值,总紊流动能值和管长成对数关系,前期增长幅度较大,延长至一定长度后紊流动能增加不明显,对研究对象管长取2.5 m较为合适。在铝土矿浮选的工业试验中,管段长度从0.3 m延长至2.5 m后,氧化铝的回收率提高了2.79%。     

海上气田立管段塞流缓解方法数值模拟研究

立管段塞流是一种严重影响海洋油气安全输送与处理的混输管道常见流型。针对海管气液混输工况下立管段塞流缓解措施展开研究，采用多相流动态数值模拟方法，建立了某深海气田混输管道动态多相流模型，模拟复现了现场严重段塞流现象，并通过参数控制方法计算分析了输量、登平台压力、海管内径等控制条件对段塞流的缓解效果的影响。研究结果表明，输量及内径的调整可有效缓解段塞流，并随着调整范围扩大形成比较明显的立管底部压力拐点区域，其中输量临界区域约47×10⁴ m³/d,内径临界区域101.6～152.4 mm,当接近并跨越该区域时，立管段塞流程度得到有效缓解甚至消除；登平台压力的调整，在该混输工况下无明显立管段塞流减缓效果，为现场生产缓解立管段塞流提供可行的研究思路与操作参考。     

基于核磁共振弛豫谱的煤储层岩石物理与流体表征

为了揭示与煤层气高效开发中储层多相流作用等科学问题,需要探索一种针对性的煤储层特性无损分析新技术。从理论和技术2个角度讨论了核磁共振弛豫时间分析技术在煤储层岩石物理及流体分析中的应用,研究建立了基于低场核磁共振的煤的孔隙度、渗透率、孔隙结构、润湿性、甲烷等温吸附曲线的精细定量综合表征技术体系;论证了采用核磁共振弛豫分析来有效识别煤中"多态甲烷"(游离态、吸附态和孔束缚态)和"多态水"(表面吸附态、孔内毛管束缚态和自由态水)的理论与方法;提出了注CO_2置换煤层流体效率的理论评价模型。为进一步开展煤层气开发过程中气、水多相介质相互作用与储层综合动态研究提供了技术保障。     

液固两相流泵叶轮内流场数值分析与试验研究

利用FLUENT软件欧拉多相流模型对低比转速液固两相流泵叶轮内流场进行了三维数值模拟研究,依据数值计算结果,分析了叶轮内液固两相流场;同时对该叶轮进行了试验研究,试验结果符合设计要求。通过比较数值计算结果和试验结果,发现两者的扬程和效率都比较相近。     

新型湿喷机搅拌装置的气固液三相流研究

针对现有湿喷机搅拌系统复杂、搅拌性能不理想等问题,提出了利用混凝土分配阀(以下简称S管阀)摆动角速度大的运动特性,建立一种在S管阀上安装叶片的新型搅拌结构。为了研究该新型搅拌装置的搅拌性能,借助计算流体动力学原理及欧拉-欧拉多相流模型,以空气、天然河沙和水泥净浆组成的气固液三相流为搅拌介质,在非泵送状态下,对新型搅拌装置和现有搅拌装置做自由液面下的瞬态数值模拟,研究了料斗内部的流场特征、固相颗粒分布情况及混凝土离析速率。研究结果表明,新型搅拌装置内的流动性更强、沙粒沉积量更少且混凝土离析速率更慢。     

溢流管直径对旋流器流场和分离影响研究

利用RSM雷诺应力模型和VOF多相流模型,系统考察了溢流管直径对Φ50 mm水力旋流器流场稳定性的影响。通过对空气柱、零速包络面、短路流及湍流强度等流场特性的分析,确定了使流场稳定的最佳溢流管直径范围,并通过旋流分离物理试验进一步验证了该溢流管直径条件下获得的稳定流场能有效提高分离效率。研究结果表明,当溢流管直径过小时,空气柱会发生中断甚至不能完整形成,分选空间内部湍流强度较高,底流分流比较大,短路流量较小。随着溢流管直径的增加,逐渐形成上下贯通的空气柱,分选空间内部湍流强度降低,零速包络面的对称性增强,底流分流比逐渐降低,流场稳定性增强,从而分离性能增强。随着溢流管直径进一步增加,空气柱直径增大,短路流量增加,流场稳定性降低,从而分离效率下降。因此,针对所考察的Φ50 mm水力旋流器最佳的溢流管直径在0.30 D左右。      

基于CG VOF-DEM和CG Mixture-DEM模型的水力旋流器多相流数值模拟

针对水力旋流器进料固体颗粒的分离过程内部流场复杂,颗粒运动规律难以掌握的问题.基于颗粒动力学理论并引入粗颗粒(CG)概念,提出了两种数值模型来对水力旋流器中的多相流进行建模:一种是将多相流(VOF)模型与离散元法(DEM)结合起来的CG VOF-DEM模型;另一种是将混合(Mixture)模型和DEM模型结合起来的CG...     

旋流浮选机流场数值模拟研究

以旋流浮选机为模型,使用FLUENT数值模拟软件,运用RSM湍流模型和MIXTURE多相流模型,对旋流浮选机内部流场进行了数值模拟,并结合理论和工业试验,分析了旋流浮选机的速度场、压力场对浮选的影响。数值计算结果表明,旋流浮选机能有效地提高分离效率并减少运行能耗,双层入口结构能增强二次矿化能力。     

挡料板数量对大型搅拌槽内部流场的影响研究

用Fluent15.0软件对大型搅拌槽内部流场进行数值模拟,数学模型采用了Eulerian多相流模型和标准κ-ε湍流模型,模拟方法为多重参考系法。主要研究了挡料板数量对搅拌槽内部矿浆流场产生的影响,结果表明:当挡料板的数量为4块时,搅拌效果最佳。该结果可为大型搅拌槽的设计和优化提供参考。     

浓缩机内煤泥水沉降流场和浓度分布的数值模拟

运用Pro/E软件对煤泥水沉降用浓缩机建立模型，然后根据流体动力学原理，选用计算流体力学软件FLUENT中的RNG k-ε湍流模型和多相流MIXTURE模型对浓缩机内煤泥水的沉降流场和浓度分布进行数值模拟，最后根据模拟结果拟合出煤泥沉降过程中浓度分布的数学公式，为浓缩机的结构优化提供了一条新途径。     

掘进巷道瓦斯运移多相流场实验研究

基于多相流及矿井通风理论,利用相似性实验方法,搭建了煤矿掘进巷道模型,并通过模型实验获得了掘进巷道内风流流场和瓦斯浓度分布场的特征信息。结合上述两方面的特征信息重点分析了巷道内瓦斯运移多相流场的流动特性,所采用方法对于矿井通风系统及瓦斯监测系统的设计具有较强指导意义。实验结果表明掘进巷道内瓦斯运移的实质是瓦斯组分在矿内混合风流流动中的质量传递过程。     

基于COMSOL的煤层瓦斯渗透性数值分析

为了求解煤层瓦斯渗流关键参数以及瓦斯压力对于渗透性的影响，基于多孔介质理论，应用多物理场模拟技术对煤层瓦斯渗透性进行研究。首先，根据达西定律、N-S方程以及分形理论，利用COMSOL数值模拟软件建立多孔介质孔隙空间分布的随机分形模型，进行多相流耦合物理场数值模拟分析；然后，选用流固耦合蠕动流物理场接口并定义边界值，计算多孔介质孔隙率和渗透率；最后，模拟得出多孔介质煤层瓦斯压力及瓦斯流速云图，通过对入口施加不同瓦斯压力，模拟计算多孔介质煤层的渗透率和最大流速，以此分析瓦斯压力对于煤层瓦斯渗透性影响。结果表明：在单侧施加瓦斯压力(P=0.2 MPa)时，从多相流的流域应力与流速分析得到越是狭窄的模型流域瓦斯涌出流速越快、且越窄的区域煤层应力越大；计算得出该煤层模型孔隙率为55.349%,瓦斯压力P=0.2 MPa时渗透率为4.530 5×10^-13 m²;通过设置入口不同瓦斯压力，渗透率呈现非线性曲线变化规律。     

多相流立式无轴封离心泵的设计研究

介绍了一种新型的固液气多相流立式离心泵的设计，详述了泵耐磨过流件的设计方法及对心的控制方法。根据设计研究、试验结果及工业应用表明，多相流泵的设计可在控制气体的基础上按固液两相流进行设计：