井下发电机涡轮设计、动力模拟与性能试验

为了缩短涡轮研制周期,降低研制费用,在涡轮机械一元流理论基础上进行叶栅叶型设计,借助计算机辅助叶片造型,运用CFD软件对井下涡轮进行了全三维模型数值模拟和力学性能预测。模拟结果与试验结果对比表明,在涡轮转速低于1 000 r/min时相同转速下实测扭矩小于模拟扭矩,而高于1 000 r/min后相同转速下实测扭矩大于模拟扭矩,但两者相差不大;压降变化趋势基本相同,低转速下模拟压降稍小于实测压降;涡轮空转转速实测值稍高于模拟值。最后指出,一元流理论同计算辅助叶片造型相结合,通过合理调整相关参数满足流道、叶片型线和喉部折转角的检验要求,可以达到理论设计的预期结果。     

多级涡轮内流场的CFD模拟

文章研究了多级涡轮内流场的CFD模拟，较好地解决了模型、边界协调2个方面的问题，并应用CFD软件对各级涡轮内流场进行模拟。通过模拟结果与实验对比，说明该方法是可行的。该方法建模容易、操作便捷。极大地降低了计算机内存和CPU的要求，收敛速度快。保证了各级涡轮的入口边界跟实际边界基本一致，提高了内流场分析的准确性。     

新型静态混合器流体力学性能的数值模拟

应用计算流体力学(CFD)软件对具有2块稀释孔板的新型静态混合器内的三维可压缩湍流流场进行数值模拟.采用标准双方程湍流模型,得到混合器内流场变化和压降情况,并绘制出了不同速度下的压降变化曲线.仿真结果和实际相吻合,在揭示混合器内部流动特殊规律和流动机理的同时,对工程实践提供了理论依据.     

基于CFD分析的涡轮钻具力学性能预测

以φ115mm涡轮钻具涡轮为研究对象，采用实体建模、CFD前置处理器等工具生成涡轮定、转子的单周期跨叶片流道计算模型，应用CFD(计算流体动力学)商用软件研究分析了其在不同转速下的内流场。重点分析了转子叶片表面压力场的分布情况，并将模拟结果与10级涡轮台架的实验数据进行了对比，证明CFD模拟分析的有效性，为预测分析涡轮钻具力学性能、改进叶型设计、提高叶型的水力性能具有重要的指导意义。     

SULZER SMX型静态混合器内部流场数值模拟

采用CFD方法,应用Fluent6．3．26软件对SMX型静态混合器内流场的流动及传热特性进行了数值模拟。通过对不同层流状态计算结果的对比分析可知,SMX型静态混合器对流体有良好的混合和强化传热能力。数值模拟得出,随着雷诺数的增大,流体的压降增大,摩擦因数减小,流经某一截面的流体平均温度降低,传热系数增大;与2个板片的模型相比,4个板片的模型在流动特性上略差,在传热特性和混合方面要强一些。用CFD方法计算的SMX型静态混合器内的流场可为高效SMX型静态混合器内流场的设计提供参考依据。     

调控参数对涡轮钻具叶片性能的影响

涡轮叶片的参数调控优化设计能够较好地改善涡轮钻具的转矩、效率等水力参数。为此,基于贝塞尔曲线理论和流体动力学理论,通过理论分析、仿真模拟及试验对比等方法全面研究了涡轮叶片参数的设计对涡轮性能的影响。分析结果表明:提出的数值模拟方法可以系统地实现涡轮叶片从造型设计、性能预测到参数优化的全面分析;在低转速时,安装角对输出功率与效率的影响不明显,超过最优转速后其对效率和功率的影响显著,并且涡轮扭矩、压降、输出功率及效率随安装角的增大呈降低趋势;随着后锥角的增大,扭矩、压降及输出功率都呈增大趋势,因此涡轮要在最高效率下获得较大输出功率,可适当增大后锥角。所得结论可为高性能涡轮叶片型线的设计提供参考。     

井下泥浆涡轮设计及性能分析

根据已知参数进行了井下泥浆涡轮的设计，并采用FLUENT6．0对设计的涡轮进行数值模拟，对涡轮的内流场进行分析，获得涡轮的输出功率与转速、压降与转速之间的关系曲线，确保所设计的涡轮能够满足性能要求。     

内置叶片型静态混合器结构优化研究

为了使内置叶片型静态混合器能更好地应用于超级克劳斯工艺,基于CFD方法对不同叶片结构、不同排列方式的内置叶片型静态混合器进行了内流场特性研究,对比分析了湍动能、压降、速度及出口处H2S等的分布情况。采用Simple算法耦合压力场和速度场,动量、湍动能、湍动耗散率及所有组分均采用二阶迎风离散格式。研究结果表明,结构1比现役结构混合效果好,结构2(6张叶片,叶片指向入口并于壁面呈60°夹角)较其他结构具有更好的混合效果;扇叶式叶片分布对过程气和空气造成的扰动最大,有利于提高过程气与空气的混合率。     

高压差微小流量调节阀的设计与仿真

针对高压差(大于10MPa)、微小流量(CV<0.1)工况条件下,调节阀的闪蒸、空化容易造成阀芯振动、阀杆断裂、密封面冲刷、噪音大等问题,设计了一种微小流量调节阀。采用孔板节流与多级降压相结合,实现级间压降平稳分布,有效降低了闪蒸、空化及密封面冲刷。通过理论计算,确定阀内件的关键尺寸。运用CFD软件进行阀内流场的数值模拟,数值模拟及流量试验的数据表明,理论计算较为准确,数值模拟可靠。     

粉煤三通换向阀内气固两相流动的数值模拟

本文采用CFD数值模拟方法对粉煤三通换向阀内的气固两相流动进行了数值模拟研究,得到了阀门的内流场特性。模拟分析结果可为流道结构优化指明方向。     

随钻测井仪流道转换器优化设计与数值分析

随钻测井仪流道转换器流道截面设计不合理,不仅会造成随钻测井仪器内流道局部流场紊乱,致使仪器局部冲刷严重,造成仪器使用寿命缩短;还会导致仪器压力损失偏高,影响仪器的适用性。为此,采用CFD方法,对某型随钻测井仪流道转换器进行优化设计,并对4种设计方案进行了全三维数值模拟和对比,认为影响流道转换器流场性能的主要因素是扩张角和内流道截面积的连续性。最优设计方案的扩张角较小,内流道截面积连续,轴向速度下降更平缓,总压损失最小,流场流速分布更均匀。试验结果表明,流道转换器扩张角、内流道截面积不连续性与流道转换器流场分布均匀性呈负相关,与压力损失呈正相关;总压损失系数理论值与试验值对应的差值不大于0.076%,且变化趋势均与理论分析结果相同。研究结果为流道转换器的优化设计提供了理论依据。      

CNG公共汽车供气高压管路的流场特性研究

目前国内有关压缩天然气汽车高压管路布置方面的工艺规范较少,对于高压管路布局走向、管路长度、管路直径等设计参数的选择及其对储气的利用率、管路中供气稳定性等方面的影响尚缺乏深入研究。为此,采用计算流体力学数值模拟方法,计算分析了某型压缩天然气公交车供气管路内天然气的流场特性,发现管路的长度、曲率、半径以及气瓶阀通孔结构是影响流场特性的主要因素。研究结果表明:1气瓶阀内部流场存在涡流;2管路内部压降与管路长度呈线性关系;3不同工况下管路内部流场速度与压降呈正相关关系;4管路内部流场压降随着管路半径的增大而减小;5弯管曲率半径越大,内部流场速度和压力在拐弯处过渡越平顺。据此进行了以下优化设计:1优化气瓶阀内部通孔结构,解决了原气瓶阀内部存在涡流的现象;2缩短管路长度可以有效减小管路内部压力损失;3高负荷不利于提高气瓶中天然气的使用率;4增大管路半径可以有效降低管路内部流场的压力损失。优化后整个CNG公共汽车的高压管路压力损失减小了195.6 k Pa。     

小井眼环空压耗模式的建立及其在吉林油田的应用

小井眼环空压耗计算与常规井不同。文中通过对大量试验数据分析,回归得到了钻柱旋转和偏心弯曲对小井眼环空压耗影响的经验模式,并在常规井压耗模式基础上建立了小井眼环空压耗模式。给出了小井眼中由轴向流动雷诺数和旋转泰勒数共同判别钻井液流态的经验表达式。编制了小井眼水力参数优化和钻井液流变参数优选的程序。计算结果表明小井眼中的环空压力损失与钻柱内压力损失的比值高达25%~30%。利用吉林油田庙1-40井的数据,对理论模式及室内试验结果进行了现场验证。验证结果表明,利用文中建立的小井眼压力损失模型去预测现场小井眼中的压力降,相对误差在6%以内,证明所建立的压耗模型完全可以满足工程施工的需要。对该油田庙5-40井水力参数进行了预测计算,计算结果同样表明了模式的准确性。     

复杂组分水平气井管流计算方法

气井管流理论已提出多年，针对垂直气井的井筒动态分析和计算模型也比较成熟，但针对复杂组分、水平气井管流计算的相关研究实例则比较少。确立了水平气井管流计算模型和适合DF气田复杂组分天然气物性参数的计算模型，编制了适合计算复杂组分、水平气井井筒静压和流压分布的管流计算程序。该程序操作简单，并能实现批量数据处理。经过与DF气田大量实测静压、流压、静压梯度和流压梯度的对比，程序计算结果均吻合很好，总体上误差小于2%。该研究为气田开展气井系统分析、优化采气工艺和挖掘气田潜在产能提供了很好的技术基础和手段，并可为气田节省大量的测压费用。     

ѹ�ѹ����п���Ħ�����ĸĽ�ģ�ͼ�Ӧ��

在低渗透油气藏的加砂压裂施工中，经常出现实际井口施工压力比设计方案所预测的压力偏高，这很大程度上归因于井筒和裂缝间的连通性差，引起井筒和裂缝间的压力损失过大。孔眼摩阻计算的准确程度直接影响破裂压力的预测，裂缝扩展的几何形态，更是限流压裂的关键参数，对压裂施工的顺利实施和压后评估有重要的影响。文章在研究分析了目前孔眼摩阻计算公式适用性的基础上，提出了考虑不同压裂液类型、粘度、排量、砂浓度、孔眼直径等参数影响下孔眼摩阻的改进模型和算法。通过5口压裂井应用结果表明，此模型和算法与实际更吻合且易于现场应用。     

叶片前间隙对风机性能的影响

某3台小流量氮气循环高速风机的空气试验结果差别较为明显,对比其结构参数发现叶片前间隙尺寸相差较大,而该尺寸值对风机性能有明显影响.为研究间隙值对性能的影响,对风机过流部分进行CFD三维流场数值模拟计算,其结果为:当间隙值较小时压比提升显著,间隙值对叶轮流场内部静压系数分布会产生影响,这是压比改变的原因;小间隙尺寸时叶顶...     

偏心环空中幂律流体螺旋流的解析解及其应用

将钻井泥浆当作纯粘性幂律流体处理,较深人地研究了偏心环空中幂律流体层流螺旋流.提出了视粘度、速度、流量、压降及流动状态判别式的解析解;给出厂电算模拟示例通过室内验证及大庆油田11口井实际应用.表明了本文理论的精确性和实用性好.由本文的工作可知,在进行定向井水力参数设计时,造斜点以上环空压降可按同心环空螺旋流计算;造斜点以下可认为偏心度为100%.然后用本文理论汁算.     

钻井循环压耗计算修正系数方法及应用

通过对实际钻井循环系统分析，认为在钻井循环过程中把全循环过程看成紊流是有理论依据的、可行的和符合实际的。并结合工程实际，对常见的紊流压耗计算公式作分析，找出应用目前的压耗计算公式计算出现误差较大的原因。为了使压耗计算模式准确、实用、能适用于各种井况，把流体力学研究中的实验方法思想引入钻井循环压耗计算的数学模式，提出了压耗计算的动态数学模式。在模式中引入可实时测取的四个修正系数，以便对压耗计算模式作实时修正，同时给出了修正系数的现场获取方法，使压耗计算模式可应用于各种井况。此方法在东湾1井应用表明，具有较高的准确度。     

催化裂化再生器树枝状主风分布管磨损的气相流场分析

通过对催化裂化装置再生器树枝状主风分布管内流场的数值模拟,分析了树枝状主风分布管磨损的机理.再生器树枝状主风分布管的磨损一般发生在分支管内部和喷嘴内壁,属于气固两相流的冲蚀磨损.流场计算表明,沿管程各喷嘴的出流流量不均匀,压力降也不相等,造成分支管外部的催化剂颗粒倒流至分支管内部从下游的喷嘴流出,进而导致分支管内部和喷嘴内壁的冲蚀磨损.     

水平井水平段压降的一个分析模型

根据水平井水平段流体的流动特征，建立了水平井筒压降的一个分析模型，Ｄｉｋｋｋｅｎ的压降模型是本模型的一个特例。在水平井筒内为单相紊流情况下，对其摩擦数进行了讨论；并用实例计算了水平段内单相紊流时的压降。由计算结果可知，在水平水平较长时，不能忽略其中的压力损失。