水平突变管内油水两相流数值模拟

采用计算流体力学中VOF模型对水平突扩管和突缩管内油水两相流进行数值模拟,两相流中原油为中质稠油并且含水率较高,从50%到80%不等。结果表明,不同含水率油水两相流在突扩管和突缩管内主要为水包油流型,在管径突变处压力波动变化明显,但含水率从50%变化到80%时对压力变化趋势影响较小。得到的不同含水率油水两相流在突变管径管道中的流动规律,可为原油集输管网油水两相流混输问题提供参考。     

非对称突扩通道流动特性的数值模拟

针对非对称突扩通道的流动,建立了平面二维不可压稳态层流数学模型,采用守恒性能高的有限体积法对控制方程进行离散,并选用绝对稳定的混合格式,利用交错网格下的SIMPLE算法进行流场数值计算,得到了回流区形态的变化规律.研究表明,非对称突扩通道流动受雷诺数和几何形状的影响.     

90°弯管阻力系数的实验与数值模拟研究

利用试验和数值模拟方法,对通风空调中低雷诺数90°弯管阻力力系数进行了研究,分析了管道中的压力分布和速度分布,探讨了空气通过局部构件产生阻力损失的变化规律和机理,测量了局部构件对上下游管段的影响长度,找出了对单个局部构件阻力损失机理和变化规律。     

90°弯管阻力系数的实验与数值模拟研究

利用试验和数值模拟方法,对通风空调中低雷诺数90°弯管阻力力系数进行了研究,分析了管道中的压力分布和速度分布,探讨了空气通过局部构件产生阻力损失的变化规律和机理,测量了局部构件对上下游管段的影响长度,找出了对单个局部构件阻力损失机理和变化规律.     

均匀吸气控制下后台阶流动的数值模拟

为检验本文数值方法及其求解策略模拟均匀吸气控制下钝体绕流的可行性,分别采用基于LES（large eddy simulation）方法的DKEM（dynamic kinetic energy subgridscale model）模型和基于RANS（Reynolds averaged NavierStokes）方法的SST（shear stress transport）kω模型对均匀吸气控制下三维后台阶（backwardfacing step,BFS）的流动分离和再附进行了数值模拟． 比较了数值模拟和实验所得的平均风压系数分布和再附长度,结果表明:LES方法在本文精细网格下能得到较精确的预测结果;不同流量系数C^Q的吸气控制均能较显著地减小后台阶流动的环绕区范围和再附长度,改善台阶后的流场结构;随着C^Q绝对值的增加,吸气控制效果逐渐显著．     

二元熔盐在螺旋槽管内流动和传热特性数值模拟

为探索数值模拟方法预测二元熔盐在螺旋槽管内的流动和传热特性研究中的可行性,使用Ansys软件对熔盐在不同几何参数的螺旋槽管内的流动和传热特性进行数值模拟。采用半周加热,研究在不同工况下熔盐入口温度和热流密度变化时熔盐的流动和传热特性。通过数值模拟得到了熔盐在螺旋槽管内的流动速度分布云图和矢量图,得到了熔盐在管道出口温度分布云图,并计算得到熔盐在管内的Nu-Re变化曲线。结果表明,熔盐管内流速呈现周期性变化,同时产生二次环流流动。熔盐在螺旋槽管内的传热Nu数和Re数的变化趋势一致,出口温度分布不均匀性较小。随着螺旋槽管槽深的增大,对熔盐的传热效果也相应提高。熔盐入口温度越高,螺旋槽管内熔盐的传热效果越好。     

泄洪洞弧形闸门突扩突跌出口段三维流动的数值模拟

采用双方程紊流数学模型和自由面VOF方法,对有压泄洪洞弧形闸门突跌突扩出口段三维流动进行数值模拟,获得了空腔形态、侧墙水翅、压力分布等水力学要素,探讨了空腔冲击点涡旋对气流的吸卷作用,并研究了空腔的回水特性.计算与模型实验数据符合良好,表明数学模型对有压泄洪洞弧形闸门突跌突扩出口段复杂流场有较好的预测能力.     

交叉缩放椭圆管内污垢的数值模拟

从传热传质的角度建立交叉缩放椭圆管内CaCO3污垢形成过程的模型,通过数值方法进行求解,得到了温度场、速度场、以及CaCO3的浓度场,然后计算出CaCO3污垢的沉积率、剥蚀率和污垢热阻以及这些量随温度、浓度的变化规律.最后将模拟结果和实验结果进行对比,结果表明模拟结果与实验数据吻合良好.     

水平管外高黏流体降膜流动形态及液膜分布规律的数值模拟

降膜元件上的流体流动行为能够反映该降膜式脱挥器的主要性能。采用数值模拟方法探究在水平管结构的降膜元件上高黏流体降膜流动的微观机理,在实验验证模型可靠性的基础上,考察不同流量下3层水平管外的高黏流体降膜流动形态及液膜厚度、速度变化规律等。结果表明：高黏流体在水平管外的降膜流动形态主要受重力和黏性力的影响,柱状流不易发展成完全的帘状流;高黏流体在水平管上部受到壁面支持力影响,而在水平管下部受到黏性力影响,流体会堆积在周向角0°～30°和150°～180°这两个区间内,导致液膜厚度异常增大;进液的3股流体在发生碰撞后,中间股液膜速度提高较多,但液膜厚度增加较少;流量减小至10.8 kg/h时,水平管外高黏流体会发生液膜收缩且内部出现空腔的现象,不利于高黏流体成膜流动。该研究可为水平管降膜式脱挥器的开发及工况设置提供参考。     

缩放管内CaCO_3污垢形成过程的数值模拟

利用从传热传质角度结合表面化学反应知识模拟CaCO3污垢形成过程的数学模型,对缩放管不同工况进行了数值模拟计算.得出不同工况下,缩放管内CaCO3污垢的沉积率、剥蚀率、污垢热阻随时间的变化规律以及它们与流速、工质浓度、温差的关系.     

突变管段三相流流型研究

油气水三相流动极其复杂, 三相之间的混合界面稳定性较弱, 因此在不同的输送条件下存在多种流型。使用 VOF模型, 以突变管段内油气水三相流为模拟对象, 在气体体积分数、 原油黏度及流动速度等参数不同的条件下, 对流体在管内的流动进行了模拟, 得到了相应的相分布云图。研究结果表明, 气体体积分数及流速对多相 流流型具有很大的影响, 而原油的黏度对流型的影响不是很明显。     

水平T型管中油水两相流流动数值模拟研究

针对我国稠油油田较多和油田含水率高的特点,运用VOF多相流模型对地面集输管网中较为常见的水平T型管内油水两相流流动进行数值模拟。给定条件下中质稠油含水率为80%,流速1.5m/s,模拟结果为油水两相流属于水包油型分散流型,水作为基本相,油为分散相。分支前主管段内压力值以300Pa/m的速率线性减小,分支处主管段内压力值有所增大,而后随着流动线性减小,分析了支管段内油水两相流的压力降机理。研究结果对于优化管网结构、合理设计管道参数、管道腐蚀与防护具有重要作用。     

倾斜管内油水两相流数值模拟

倾斜管内的油水两相流流动是油田地面集输管道内最常遇到的流动现象。采用VOF在不同含水率和混合流速条件下对不同角度的倾斜管内的油水两相流进行数值模拟。通过计算可知,管内流型受管道倾斜角度影响。倾斜管内的油水两相流压降与含水率和流体混合流动速度有关,倾斜管内流体压降随含水率的增大而减小,随流体混合流动速度增大而增大。倾斜管压降计算公式对高含水期的油水两相流压降规律预测同样适用。     

多孔管流体流动数值模拟

分支流技术具有广泛的工程应用背景和理论价值.给出了多孔管变系数变质量动量方程数值解的新解法,并用MATLAB算法语言编写了计算机程序.变系数变质量动量方程的解是多孔管的结构尺寸参数E和流动参数Reo的函数.因此,数值模拟结果可以用来指导优化分布器结构设计,模拟操作工况,对在役分布器进行校核,确定最佳运行方案.     

螺旋管内流场数值模拟

螺旋管以其结构简单等优点在油水分离领域得到广泛应用。数值模拟作为一种可替代实验研究的 方法,广泛应用于螺旋管内流场变化规律的研究。采用VOF模型对螺旋管油水两相流进行数值模拟,得出了螺旋 管内流场变化特性:第9圈油水分离度达到95%,近进口端水相分布较大,沿重力方向水相分布变化不大并出现油 水重混合现象;靠近进口处湍动能强度、动压最大,动压在进口处突降而在外沿轴向线性递减;在进口端外侧剪切应 力最大,沿管道轴向分布变化不大。螺旋管内的油水分离数值模拟,为螺旋管油水分离技术的改进提供了一定的理 论基础。     

排水横管流量的特性及其测定

测定了 9L和 12L水箱的坐式大便器出水时排水横管中的流量 ,并将之与设计中使用的两个流量计算公式相比较 ,指出两个流量计算公式的不足。并且指出随水箱容积的减小 ,横管中最大流量值也相应减少。因此应有技术措施保证污物不在排水横管中沉积     

不同流速下螺旋管内油水分离的数值模拟

油田开采的原油含有一定量的水,所以需要对含水原油进行油水分离使含水率达到要求才能投放市场。在目前使用的油水分离方法中,由于其他方法存在一定的缺陷,物理分离法得到了广泛应用。螺旋管分离器具有结构简单、重量轻等特点,成为目前最常见的一种离心分离器。采用计算流体力学中的VOF模型,利用商业仿真软件对具有不同入口速度的螺旋管内油水分离进行了数值模拟,得出了油水分离规律：离轴线越远,速度越小,速度较小时速度分布比较均匀;水相分布最大区域出现在每圈近入口的外侧;沿螺旋管轴向方向油水呈周期性的分离,当速度变大时高含水区向入口端靠近,分离效果好。该规律可为螺旋管分离器的改进和提高分离效率提供理论支持。     

水平基底上薄膜流体液面形态的数值模拟

根据薄膜流体特殊的几何特征,运用润滑近似理论简化描述薄膜流体运动的控制方程,结合薄膜流体运动的边界条件可以得到水平基底上薄膜流体自由液面形态变化的数学计算模型。以MATLAB为计算工具,采用傅立叶伪谱法计算数学模型中的高阶偏微分项,然后结合龙格-库塔法可以对薄膜流体自由液面形态随时间变化规律进行数值模拟。数值模拟结果表明:薄膜流体液面形态在前100s内剧烈变化,随后液面形态变化速率逐步变小,至500s左右时液面形态保持稳定状态而不再有明显变化;此外还印证了流体蒸发作用在液面形态变化中所起的重要作用。     

横流中紊动射流的数值实验研究

采用ＳＩＭＰＬＥ算法等结合高雷诺数Ｋ－ε紊流模型１壁面函数法,混合长度理论和斜交曲线坐标系,编制通用计算程序,研究在给定的横流条件下（即一定的速度、温度、压力和紊流度等）,以及在不同的主流与射流的速度比下,布置在平面壁面和曲面壁面上的横流方向垂直的不同射流的轴线轨迹,流道内速度场的变化规律,另外通过计算和分析表明,紊动射流的存在一定程度上改善了原有的气相流场结构,从而为今后应用紊动射流来对叶栅进行