喷嘴与水平圆管的气—液两相流动阻力特性

本文应用一维变密度气－液两相流动量于喷嘴和水平圆管的气水两相流动，建立了喷嘴进口压力及流速之间的关系，将动量方程在有限管道长度内积分，从而可由试验得的压力差计算通过水平圆管的气－液两相流阻力系数，并在大量试验的基础上建立了考虑截面含气率的喷嘴动量修正系数的相关关系式和水平圆管中大气两相流阻力系数与雷诺数之间的关系式。     

喷嘴与水平圆管的气－液两相流动阻力特性

本文应用一维变密度气－液两相流动量方程于喷嘴和水平圆管的气水两相流动，建立了喷嘴进出口压力及流速之间的关系，将动量方程在有限管道长度内积分，从而可由试验测得的压力差计算通过水平回管的气－液两相流阻力系数，并在大量试验的基础上建立了考虑截面含气率的喷嘴动量修正系数的相关关系式和水平因管中气水两相流阻力系数与雷诺数之间的关系式。     

在常规水洞中模拟气—液两相流的试验

本文介绍利用常规的循环水洞，模拟气－液两相流试验的方法，所获得的初步试验成果证实，在气－液两相介质中最低的声速约为３０％／秒左右，并且在超音超速气－液两相流中也有产生激波的可能，并讨论了深入开展超音速气－液两相流研究的重要意义。     

环形井眼气液两相流流动规律研究

本文在１０００米深全尺寸模拟实验井上进行了气液两相流实验研究。利用自行研制的计算机实时数据采集系统及井眼数据测量与传输遥测系统，获取取大量实验数据。依据这些数据，根据质量与动量守恒定律及其状态方程，通过变系数法，建立并求解了描述环空气液两相流的一维拟线性双曲型偏微分方程组，从而得出了适合井眼环空情况下的气体上升速度模型，依据本文提出的流型过渡区及气体上升速度模型所计算的结果和现有国内外有关模型计算     

贯流式水轮机活动导叶内部三维固液两相紊流研究

针对贯流式水轮机活动导叶内部固液两相亲流的三维数值模拟问题，基于N－S方程和两相紊流的。。一个模型，采用贴体坐标和交错网格系统，用SIMPLEC算法对水轮机活动导叶内部的固液两相亲流进行数值模拟，提出设计工况时活动导叶内部的两相紊流特性．得出了导叶内部流场和压力场的分布．将计算结果用Tecplot7进行处理，用图形表示其内部的流动状态和压力分布．     

曝气池中气液两相流速度场分布的实验研究与数值模拟

气液两相流广泛存在于水利工程、废水处理等领域,其在气液装置中的流型流态及速度场分布可直接影响装置运行效能。本文采用实验研究与数值模拟相结合的方法,对圆柱形气液装置进行PIV实验,获得了准确的气液两相流气相速度场分布;在充分考虑湍流、曳力、升力、湍流分散力等作用下,采用欧拉-欧拉双流体模型和气泡群平衡模型对气液两相流流场进行了数值模拟,并将模拟结果与实验结果进行验证,所得结果误差控制在10%左右。结果表明,本文提出的模拟方法在气液两相流模拟中能够得到较准确的两相流动规律和速度场分布情况。     

低充水液舱晃荡气垫效应的数值分析

为了研究空气可压缩性对液仓晃荡和流体动力载荷的影响,建立了基于NS方程和VOF方法的自由表面流动数学模型,其中气相可作为可压缩介质。通过单涡演化、溃坝和受迫晃荡三个典型算例的计算,验证了数值方法的有效性。与现有的实验结果对比发现,考虑气相可压缩的两相流模型能合理地反映液仓侧壁的压力振荡过程,而基于气相不可压缩假定的数值模型则无法给出合理的结果。采用空气可压缩的两相流模型,给出了不同背景压强作用下液舱晃荡形态及液体对壁面的拍击力。通过比较壁面监测点的压力时间过程线的计算结果和现有的实验数据,表明考虑空气可压缩性的两相流模型可以很好地预报最大压力峰值,并较合理地给出压力振荡过程,因此有必要在液仓晃荡与流动动力预报中考虑空气的气垫效应。     

圆形弯管气液两相流数值模拟

采用双流体模型建立了基于贴体坐标和有限体积法的气液两相湍流全三维计算模型,模拟了180度圆形弯管内气液两相流动。模型中连续相(水)采用了考虑分散相(气泡)分布影响的κ-ε两方程的湍流模型;分散相采用代数湍流模型。模型将分散相按气泡分组,可以考虑不同尺寸气泡对流动的影响,提高了计算精度。在两种来流条件下,对180度圆弯管内部三维两相湍流进行了模拟,计算中将气泡按大小分为两组,通过数值模拟获得了弯管内部三维两相湍流的压力、速度和气泡体积率分布等数据。气泡体积率分布的计算结果与实测结果吻合良好。     

竖直较大管径内气液两相流截面含气率实验研究

截面含气率是气液两相流动过程中的关键参数之一.在大管径流道内的气液两相流,弹状流难以形成,与常规通道相比,其流型特征明显不同.适用于常规通道截面含气率的一般计算方法,对于大管径流道而言,其适用性也较差.本文通过研究较大直径圆管内的气液两相流动过程,寻找适合于过渡尺寸流道内两相流动截面含气率的计算方法,从而建立起完整的、针对各个尺度范围内截面含气率的计算方法.实验选圆管直径为50 mm,介于常规通道和大通道之间;以空气和水作为工质,气相、液相折算速度的范围分别为0.05-2.0 m/s及0.01-2.0 m/s.首先利用获得的截面含气率实验数据,对适用于常规通道和大通道的截面含气率计算模型进行了评价;然后通过分析几类漂移流模型计算方法的分布系数和漂移速度的变化规律,解释了Hibiki-Ishii、Kataoka-Ishii、Kawanishi等几个模型计算误差较大的原因.     

水电站长输水道管流气泡动力特性研究

本文以水电站瞬变过程中调压室漏空压力钢管中的气液两相流作为研究对象，在模型实验的基础上，探讨了气泡对管道水压变化的影响及其数学描述.由流动的连续性，导出了瞬变过程中计算调压室进气流量的公式；引入了气团质点的新概念，将每一时间步长内进入压力管道的空气视为一个质点；发展了用拉格朗日研究固体质点运动的方法研究气团质点在管道中运动的原理和方法；研究了采用Wylie的自由气体——离散模型计算瞬变压力变化过程.数值计算和模型实验数据的对比表明，本文所发展的数学模型能够较好地描述调压室漏空压力钢管中气液两相流的压力变化过程.     

水平井筒变质量分散泡状流压降的理论与实验研究

由于水平井筒和常规水平管道中气液两相流动的相似和差别，可以预知常规水平管流的压降计算方法对于井筒流动来说就需要进行修正或扩展。本文对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程，考虑管壁存在人流或出流对于分层流流型压降的影响，得到水平井筒气液两相变质量流动分散泡状流流型的压降计算方法。同时，设计并建立了水平井筒流体流动模拟实验装置，在轴向为气液两相流动的前提下分别进行了上管壁单孔眼注入和下管壁单孔眼注入的压降实验研究，获得了大量的实验数据。实验数据和理论计算结果吻合很好，这表明该计算方法具有实际应用价值。     

EFFECT OF DRILLPIPE ROTATION ON BOREHOLE CLEANING FOR EXTENDED REACH WELL

Wellbore cleaning is a key technology for the Extended Reach Drilling (ERD). The success of drilling extended reach wells depends directly upon the quality of wellbore cleaning. The rotation of the drillpipe, and hydraulic and rheological parameters, are the key factors for wellbore cleaning. In this study, Computational Fluid Dynamics (CFD) is applied to simulate solid-liquid two-phase flows in wellbore annulus. The annual flow field with the presence of drillpipe rotation is described through analyzing various rotation conditions. The results indicate that the quasi-spiral flow is the main flow pattern for liquid-solid transport in the horizontal annulus. The influence of rotation on the cuttings transport is also investigated, as the rotation of drillpipe increases the disturbance of liquid to solid in annulus. As a result, the solid flow becomes favorable and the solid volume is reduced. Comparisons with previously published results are also performed to prove the importance of drillpipe rotation in the wellbore clearing for the ERD.     

THE FRICTIONAL RESISTANCE CHARACTERISTICS OF GAS LIQUID TWO PHASE FLOW IN HELICAL COILED TUBES

1.　INTRODUCTIONThe equipments with helical-coiled tubes have been widely applied in industry,such asnylon production,boiler,special heat exchangers,nuclear power station and so on.Manyauthors have been done lots of experimental studies on frictional resistance characteristics ofgas liquid two-phase flow in helical-coiled tubes[1 ] [2 ] .But,there has been rate related treat-mentby means of dimension analysis andπtheorem.The experimentof frictional resistance characteristics of gas-liqui…     

STABILITY OF VORTEX STREET IN GAS-LIQUID TWO-PHASE FLOW

The stability of the Karmen vortex street in gas-liquid two-phase flow was studied experimentally and theoretically. The values of the parameter h/l characterizing the vortex street structure (i. e. , the ratio of the vortex street width to the distance between two vortexes) for a stable vortex street in gas-liquid two-phase flow were obtained for the first time. The parameter h/l was prpved to be a variable, not a constant as in single-phase flow, h/l is related to the upstream fluid void fraction. In gas-liquid two-phase fluid flow to form a steady vortex street is more difficult than in a single-phase fluid flow. Because in the unsteady vortex shedding the vortex shedding band frequency is broader than the one in the single phase fluid flow, so it is easier to induce the cross-cylinder resonance than in the single phase fluid flow, and this case should give rise to the attention of engineers.     

曝气池中气液两相流粒子图像测速技术

在粒子图像测速原理的基础上研究了基于快速傅立叶变换的粒子图像测速算法,并编制算法程序进行验证。通过试验研究了气液两相流在曝气池试验装置中的流动情况,应用粒子图像测速技术对装置中3种状态下气液两相流的运动参量进行测量,获得了各种流体运动参数,并应用粒子图像测速程序进行计算分析。试验结果表明当气液两相流处于状态3时,气泡在装置中具有最长的停留时间和较大的速度紊动强度,氧转移速率和效率大大提高,这为曝气池选型提供了依据。     

考虑含气量变化的浆体水击基本方程

压力波的传播速度是影响液-固两相流浆体水击压强的主要因素，而波速与管道的材料和流体的成分密切相关。本文分析了含气量对浆体水击的影响，提出了考虑含气量的浆体水击波速公式，在此基础上推导了考虑含气量变化的液-固两相流浆体水击的基本方程。     

不规则实体堰坝流场及应力场耦合分析

针对现有堰坝稳定计算方法存在模型概化简单,无法准确反映不规则堰坝的流场及应力分布的问题,基于有限元软件ANSYS Workbench,通过引入气液两相流来求解堰坝的表面流场和水压力,将流场计算结果耦合到结构力学分析中实现某不规则实体堰坝的应力及变形分析。计算结果表明,设计洪水位和常水位工况下堰坝压应力均满足地基承载力要求,且堰体内部未出现拉应力;堰坝整体变形分布合理,能很好地反映堰体与基础非连续性的变形情况。该方法可有效地解决堰坝三维形态复杂及表面压力分布不均所带来稳定分析困难,可为堰坝设计提供依据。     

考虑高速流动效应的凝析液饱和度变化规律

建立了凝析气藏的油气两相渗流数学模型及其数值模型,并给出了求取数值解的隐式压力显式饱和度(IMPES)方法。首次用数值解方法研究了考虑毛管数效应、非达西效应及其耦合作用高速流动效应下凝析油气混合物渗流规律。根据计算结果,考虑毛管数效应后的凝析油平均饱和度明显低于不考虑毛管数效应的模型,在较高产量下,凝析油饱和度沿径向方向先增加后减小,表现出明显的速度剥离效应。而非达西效应则导致更高凝析油饱和度,尤其以近井地带明显。两种效应的耦合作用通常是降低凝析油饱和度,即高速流动有利于提高凝析气井产能。     

水泥浆流变性分析及其环空流动的数值模拟

偏心环空流动的均匀性在固井工程中有重要影响。通过实验对三种不同配方的水泥浆进行流变性分析,得到适合水泥浆的最佳流变模式是赫切尔一巴尔克莱(H-B)模式。应用Fluent软件对外径0.24 m(9 1/2”),内径0.18 m(7”)的环空井筒内水泥浆流动进行了数值模拟,得到了偏心度、流速以及流体的流变参数对流动不均匀度的影响规律。模拟结果表明,偏心是引起环空流动不均匀的主要原因。随着偏心度的增加,流动均匀性降低;另外,提高流动速率以及降低流体的屈服应力、稠度系数和流性指数有利于环空流动的均匀性。