基于CFD的水力旋流器流场模拟研究

介绍了一种利用CFD软件进行水力旋流器流场模拟的方法,展示了对旋流器流场最重要的几个物理量的模拟结果,即静压力、切线速度、密度以及空气柱等的分布情况。通过对以上几个主要参数的模拟结果分析,发现模拟结果基本满足(准)自由涡运动规律;对于具体结构的旋流器,可以利用模拟结果较准确地得出旋流器的结构参数n,为旋流器设计提供可靠的设计依据,亦可研究不同工况下水力旋流器的处理效果。     

液-液水力旋流器的模拟分析与结构优化

根据计算流体力学的原理和方法,以流场数值模拟为基础,利用大型流体计算软件对液液水力旋流器内流体的运动规律进行了模拟分析。在模拟分析基础上,以提高分离效率为目的对除油水力旋流器的入口形式、溢流出口直径和旋流腔长度进行了优化设计。在实际应用中,应用计算得到的优化结构,可以提高旋流器分离效率6%左右。     

油水分离旋流器的模拟分析与结构优化

根据计算流体动力学(CFD)的原理和方法,以流场数值模拟为基础,利用大型流体计算软件对油水分离旋流器内流体的运动规律进行了模拟分析。在模拟分析基础上,以提高分离效率为目的对油水分离旋流器的入口流道形式、溢流出口直径和旋流腔长度进行了优化设计。在实际应用中,应用计算得到的优化结构,可以提高旋流器分离效率8%左右。     

基于CFD平台的旋流器优化设计系统开发

基于CFD平台，融合计算机技术、数值仿真技术、系统集成技术，采用结构参数优化设计思想，以及面向对象的方法，开发了油水分离旋流器CFD优化设计系统软件。通过便捷的参数输入图形化界面，完成模型的前处理、求解计算和后处理功能，使用户不必掌握CFD高深理论即可方便地使用该系统进行旋流器模型优化设计，为油水分离旋流器的结构优化设计提供新的技术手段。     

柱状气液旋流器的入口形式优化

柱状气液旋流分离器由圆筒、进口管(入口)、上部溢流口(出气管)、下部底流口(排液管)组成.入口管为整个旋流分离提供旋转动力,并决定了混合相的气液分布以及混合相进入柱状气液旋流分离器最初的切向速度.针对柱状旋流器的入口形式进行了数值模拟研究,模拟结果表明,入口倾角为30°,入口布置于0.08 L位置,采用矩形喷嘴及单入口形式将保证柱状气液旋流器具有最优的分离效果.     

基于CFD的旋流器油水分离仿真研究

旋流器是对油田采出液进行油水分离的重要设备,旋流腔流场特性是研究其分离能力的重要依据,但是通过试验的方式无法全面地揭示其流场性质。应用CFD技术对其流场特性进行了研究,借助于计算机仿真技术,对旋流器油水分离过程进行了数值模拟,得到了旋流腔内压力、速度、含油体积百分数等物理量的变化规律。通过计算机仿真的方法对旋流器结构进行优化,既节约成本,又缩短了新产品的开发周期。     

双锥油水分离旋流器主要尺寸优化研究

重点研究了双锥油水分离旋流器的进口几何尺寸和锥度对旋流器流量和压力特性的影响。通过全因素试验揭示了进口几何尺寸和锥度的不同组合下，流量和压力的变化规律。按照能量消耗最小原则，优化了双锥油水分离旋流器的进口几何参数和锥度。     

基于CFD技术的离心泵汽蚀性能优化

以TSY500-400-895型离心泵为研究对象,采用ANSYS CFX软件进行离心泵内部流动的数值计算与汽蚀模拟,预测了设计工况(Q=2 700 m³/h)下离心泵的临界汽蚀余量(NPSH_r)。在此基础上对离心泵叶轮的结构参数进行了优化设计,优化后泵的临界汽蚀余量降低了1～1.5 m,汽蚀性能得到了有效改善。在试验台上对优化前后的离心泵进行汽蚀性能试验,并与数值模拟的预测结果进行比对,结果显示,NPSH_r预测值与试验值基本吻合,表明利用流体动力学(CFD)软件进行汽蚀分析,可以有效地指导工程实践。     

基于CFD的喷射分配器结构优化研究

基于计算流体力学（CFD）对喷射分配器进行了数值模拟与结构优化研究,首先进行了模型验证,确保所选流体力学模型的可靠性,其次对喷射分配器的原始构型进行模拟,得到其压降、分布不均匀度以及分配器下方液相喷洒面积等性能参数。在此基础上,对分配器进气孔数目、开孔位置、喷嘴结构及尺寸进行优化,改进后的分配器的分布不均匀度比原始构型降低57.96%,分配器下方液相喷洒面积增大179.05%,压降增大10%,抗塔板倾斜能力提高2%。结果表明,改进的分配器综合性能优于原始构型。     

不同湍流模型在旋流器数值模拟中的应用

水力旋流器内的流场非常复杂,而旋流器结构及操作上的相对简单又在一定程度上使人们忽视了其流场特性及分离机理研究的复杂性。为了在数值模拟时能够恰当地选择湍流模型,总结了国内外学者在利用CFD进行数值模拟时,采用标准κ-ε模型、RNGκ-ε模型、代数应力模型和雷诺应力模型以及离散相模型对水力旋流器流场的数值预报结果,并且简要分析了各湍流模型的特点,对今后需要深入开展的工作做了阐述。     

基于CAD/CFD技术的注水单流阀阀口优化设计

为提高注水单流阀的工作性能并延长其使用寿命,采用CAD和CFD相结合的方法来对注水单流阀的阀口结构进行优化设计.首先确定阀口倾角和开度为单流阀阀口的待优化结构参数,并采用CAD技术对单流阀的阀口结构进行三维参数化建模,然后应用计算流体力学软件FLUENT对单流阀的27个阀口模型进行三维流场仿真计算.通过设立阀口迎流面单位长度受到的剪切力、液流喷射速度和角度3个性能评价指标对各单流阀阀口模型的流场计算结果进行评价,得出阀口倾角为30°、阀口开度为0.8 mm为注水单流阀阎口结构的最优设计参数.     

基于CAE/CFD技术的套管防磨工具优化设计

在深井和大位移井钻进中,常常由于钻井周期长及狗腿度严重等问题导致套管和钻杆接头严重磨损甚至磨穿,带来安全隐患和巨大的经济损失。针对现有套管防磨工具使用寿命短和压耗大的问题,应用CAE和CFD技术分析了其过流压耗及间歇碰撞滚滑状态下的工作应力,提出了有针对性的改进措施,改进后结构的峰值工作应力和压耗分别减小20.8％和17.3％,可磨损体积增大14.0％;对挡圈及锁紧结构进行了优化设计,降低了其拆装难度。优化后的防磨工具压耗更小,可以有效减小套管和钻杆的磨损。      

基于CFD的输气管道射流清管器喷嘴类型优选

天然气管输过程中粉尘等污垢易附着在管内壁,导致管输效率降低,影响生产运行.应用射流清管器射流吹扫作用可有效清除管内污垢,保障流动安全.为进一步评价射流清管器不同喷嘴类型的管内壁吹扫能力,以D273 mm×10 mm的天然气管道为例,基于计算流体力学基本原理,应用Fluent软件模拟不同类型喷嘴的射流流场.基于数值计算结...     

基于CFD的磨料回收效率仿真研究

应用计算流体力学（CFD）方法对钢板表面喷砂除锈物理过程进行了模拟,揭示了钢质磨料在特定的时-空域内运动的物理规律,研究了初速度、重力和负压对回收效率的影响.依据磨料粒子的空间运动轨迹和各种影响因素的作用,通过优化设计极大地提高了磨料的真空回收效率.     

基于CFD分析的轴流式螺旋叶轮设计

针对一种井下马达的轴流式螺旋叶轮进行了理论计算，并利用CFD方法对其进行了紊流数值模拟。根据CFD分析结果对理论计算的结果进行了修正，并通过比较同一工况下不同螺旋角叶片的水力效率，得出了在满足设计要求条件下的最优螺旋角。通过试验，验证了CFD分析在计算和优化设计此种轴流式螺旋叶轮的有效性，并具有指导意义。     

基于CFD的翻板式浮阀流场模拟分析

根据121mm翻板式浮阀的结构尺寸建立阀芯三维模型。采用CFD软件对阀板不同开度时其速度场和压力场进行数值模拟,然后用函数求解器求解不同开度时阀板的受力情况,分析阀板在关闭过程中的受力情况及流体变化规律。研究结果表明:阀板和阀座密封贴合面处流体速度达到40m/s,压力约为60 MPa,此处密封圈受冲蚀破坏严重;阀板在即将关闭时,直径为4mm的销轴承受约1 600N的冲击载荷,容易被剪断;可采用增加销轴直径或者热处理的方法来提高销轴的抗剪切能力。     

基于CFD软件的涡轮流动特性数值模拟及敏感性分析

利用CFD软件模拟了单级涡轮的压力分布、内流线分布、纵截面速度分布。模拟结果验证了所创建实体模型的可行性;通过改变钻井液的排量、密度、塑性粘度及转子工况对涡轮钻具的输出压降和制动扭矩进行了敏感性分析,得到了与实际相符的结论。采用数值模拟得到压降值,结合水力学计算得到立压值,以便优选入口排量。