稠油-水两相水平管流压降规律的实验研究

设计和建造了内径为25．7mm,长52m的水平不锈钢多相流实验环道,尝试性地利用稠油(50℃时,粘度为1314．89mPa．s,密度为958．05kg／m^2)与水进行了油-水两相流流型和压降实验。混合流速范围为0．2m／s～1．2m／s,入口含水率范围为0．25～0．7,实验温度分别为50℃、60℃和70℃,并加入破乳剂重复了以上的实验。本文着重分析了含水率、混合流速、温度、破乳剂等因素对两相管流压降的影响规律。实验表明：流型是影响压降规律的主要因素;在不同流型下,同一因素对压降规律的影响程度也有所不同。研究结论对油田现场的油-水混输管线的设汁与安全运行具有较好的指导意义。     

基于小波能量特征的气液两相流流型识别方法

应用小波分析对流型的动态压差波动信号进行分析、提取特征,然后将小波能量作为改进BP神经网络的输入,提出一种新的流型识别方法,并用实验数据验证了该方法的正确性和有效性。     

采用电阻层析成像技术的油水两相流流型特征研究

流型问题在多相流研究中占有重要地位,对于流型转捩点的研究具有很高的学术价值,但是其研究比较困难,对其影响因素的研究有待完善,测量手段也有待改进。该文采用电阻层析成像技术和压力传感器等设备对油水两相流流型特征进行了实验研究,分析数据重建图像并绘制了流型图。实验使用白油和水作为介质,在管道内径为50 mm,总长约20 m的有机玻璃循环管路中进行。电阻层析成像(electrical resistance tomography,ERT)系统采用单截面16个电极,并在管道上加装压力传感器,通过改变管道入口处水相和油相的表观速度来产生不同流型。实验中采集了不同电极对上的电压变化,并运用反投影算法重建管道截面内电导率分布,进而判断其中各相相分布,实现可视化测量,最后基于流型特征根据实验结果做出对不同流况的流型预判,绘制流型图,并绘制各流型之间的转换边界曲线,和已有流型图进行对比,为流型识别的深入研究提供支持。     

水平井油—水两相渗流的有限元方法

本文探讨了等参有限元方法在水平井油－水两相渗流求解方法中的应用，较为详细地论述了水平井油－水两相渗流数学模型的建立，数值求解方法以及模拟计算机软件的研制和应用，与以往不同的是，数学模型中将直井和水平井考虑成单元的边界，求解单元是任意形状的六面体，采用等参坐标变换及伽辽金方法求解，并应用于直井，水平井五点井网的模拟计算，其结果令人满意。     

水平管内伴有悬浮床的冰-水两相流动特性

用当量直径为12mm的碎冰，管径为49．7mm的水平管路在低流速范围进行了冰—水两相流的输送实验，主要对伴有悬浮床的冰—水两相流动特性进行了实验和理论研究。对比实验采用比重与冰相近的聚苯乙烯颗粒—水两相流。研究结果表明，冰颗粒之间的粘性作用是引起冰—水两相流压降变化和非牛顿流体特性显示的重要因素，而且针对伴有悬浮床的冰—水两相流的非牛顿流体特性，提出了计算其输送压降的新方法。     

管径对垂直上升管内气液两相流流型的影响

以空气和水作为介质,在管径分别为20mm与8mm的垂直上升管内进行了常压下气液两相流流型的实验研究,得到了这两种管径下泡状流、弹状流、乳状流和环状流等流型,得到的绝大部分实验点与Hewitt和Roberts流型图相符合,并根据实验结果修正了流型图的转化边界.对于气液两相流垂直上升流动,环状流发生所需的气相折算速度几乎不随液相折算速度的变化而变化.不同管径条件下,各种气液两相流流型发生的范围和转换趋势基本一致,乳状流向环状流的转换界限基本重叠,而泡状流与弹状流的界限变化大一些.由于弹状流的换热与泡状流的换热完全相同,因此泡状流与弹状流的界限误差对传热而言并不重要,可以忽略管径对Hewitt和Roberts流型图的影响.     

A MODEL FOR PREDICTING PHASE INVERSION IN OIL-WATER TWO-PHASE PIPE FLOW

1. INTRODUCTION Flows consisting of mixtures of two immisciblefluids such as oil and water are encountered frequentlyin many areas of the process industry and in thepetrochemical industry. The phase inversion refers toa phenomenon where, with a small chan…     

水平管道中汽液两相流的流型描述及测量方法的研究

汽液两相流是指气体和液体两相的一种混合流动.在工业中广泛存在着汽液两相流.本文对汽液两相流的流型进行了探讨,分析了汽液两相流的流动状态,并介绍了电容法测量汽液两相流的原理及方法.     

地下水饱和区中油——水两相流饱和度的试验研究

本文介绍了在一维砂槽模型中模拟柴油－水两相流在不同粒径玻璃砂多孔介质中运动的试验研究。研究结果表明，柴油－水两相流中，残余油饱和度与介质粒径成正比，而残余水饱和度与介质粒径成反比；由于界面张力的存在，油－水界面间存在过渡区，对于粒径大于０．５ｍｍ的多孔介质，在对过渡区上边缘呈现明显的突变界面和持征。研究中尝试对柴油－水两相流动用ＣＣＤ摄像机摄像，并通过图像分析的方法得到了油－水两相流的饱和度分布，     

油-水两相渗流问题的无网格伽辽金法

该文应用无网格伽辽金法对油藏中的油-水两相渗流问题进行了研究。这种方法是基于移动最小二乘法来建立近似函数的,与传统的最小二乘法相比它具有紧支性其系数矩阵是稀疏的。文中较为详细地描述了油藏地层中油-水两相渗流数学模型的建立以及无网格伽辽金法的基本原理。推导了油水两相渗流问题的无网格伽辽金法具体计算格式,编制了相应的计算程序进行实例计算,其计算结果是可靠有效的,为进一步研究利用无网格方法求解复杂介质、边界条件的油藏多相渗流提供了基础。     

管道旋流中油芯的形成条件与形态研究

以石油工业为背景的油水流动是典型的液液两相流。管道中的两相流动研究的主要内容是充分发展之后的流型和压降等。此文通过实验研究了一种非稳态阶段的两相流动—经过导流片之后一段距离之内的两相旋涡流动。实验划分了不同相含率与表观流速下的流动形态,研究了导流片前后的压降规律。     

表面活性剂对气液两相螺旋管流流动特性的影响

为了考察阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)对气液两相螺旋管流流动特性的影响,该文用实验研究了不同浓度的SDS溶液体系气液两相螺旋管流的流型转变及压降规律。实验装置为由有机玻璃圆管制成的长2 m内径23 mm的实验段,以SDS水溶液和空气为实验介质,气液相折算流速均为0―2.5 m/s,SDS溶液质量浓度10―90 mg/kg,螺旋流由5种不同型号的金属螺旋叶轮诱导产生。利用直接观察和高速摄像相结合的方法观测流型的变化,并用液柱式压差计测量实验管段上下游间压差,实验在常温常压条件下进行。实验共得到螺旋线状流、螺旋波状分层流、螺旋轴状流、螺旋弥散流4种流型,与未添加表面活性剂体系相比较,并未得到螺旋泡状流和螺旋团状流这两种流型。同时,随着SDS溶液浓度的增大,气液两相螺旋流逐渐向螺旋弥散流流型转变,这是因为低浓度的SDS溶液随着其浓度的增大,气液界面张力逐渐减小,而气液掺混程度则会不断增大。此外,与未添加表面活性剂体系相比较,添加了SDS体系的气液两相螺旋管流压降梯度将会减小。最后,阐述了气液两相螺旋管流强化天然气水合物生成的研究及应用现状,并针对多相流研究现状,提出了气液两相流相间传热特性应成为今后研究热点等建议。     

有压输水管涵检修时的气液二相流瞬变研究

结合wylie的自由气体离散模型,构建了分段低压输水系统因检修操作导致检修箱涵进气的瞬变流数学模型,并结合实例对计算结果进行了分析。该研究可以为长距离有压输水系统的设计和运行管理提供理论依据和技术支持,同时也为二相流的气泡模拟提供一种可供借鉴的思路和方法。     

中国农业水足迹时空差异和流动格局研究

粮食安全和水资源安全是关系国计民生的重大问题,农业是主要的耗水部门,研究农业生产耗水有利于实现水资源可持续利用。对中国农业水足迹变化趋势和空间差异进行了分析,并构建了优化模型和贸易网络,在此基础上,对各省农产品贸易流动格局进行了分析。分析结果表明:①1961～2011年间,农业水足迹总量持续增长,贡献最大的是畜产品水足迹;人均农业水足迹呈先下降后上升的趋势。②2000年,中国内陆地区,由西北向东南,植物型农产品水足迹含量中的绿水足迹比例逐渐增加。③四川、广东、河南、江苏、山东5个省的农业水足迹消费最高,北京以及沿海等经济发达地区和西北、内蒙古等灌溉密集地区的人均农业水足迹消费较高。④2000年,中国农业水足迹贸易全局节水量为12.6 km~3,国际贸易是主要贡献单位。最后,基于上述研究结果提出了能够促进我国实现农业水资源可持续发展的建议。     

基于FVS法的气液两相瞬变流计算及特性研究

本文研究了求解气液两相瞬变流方程的方法———矢通量分裂 (FVS)法 ,将控制方程中的矢通量按照矢量雅可比矩阵分裂为两个亚矢通量并建立了稳定的差分格式 ,该方法能自动准确地捕捉到两相瞬变流中的激波。该方法计算数据与实验数据对比 ,能很好的吻合。本文还讨论了初始空穴率 α0 ,气体释放系数Ck对压力p ,波速a ,空穴率α的影响     

斜向管涵进流城市雨水泵站箱涵流态分析及整流措施研究

为了研究斜向管涵进流对城市雨水泵站水力流态特性的影响,探寻改善不良流态的有效整流措施,基于计算流体动力学(CFD)方法,开展斜向管涵进流城市雨水泵站箱涵流态分析及整流措施研究。针对不良进水流态,通过在闸门井内设计布置了3种不同的整流措施,分析比较各整流措施对箱涵进水流态及其配水均匀性的改善效果,优选出最佳方案并进行物理模型试验验证。研究表明:斜向管涵进流容易造成箱涵各孔流量分配不均且存在偏流、回流、旋涡等不良流态,从而恶化前池进水流态和影响泵站安全运行;采用"分流墩、组合梁以及相背布置短导流墩"的组合式整流措施可以显著改善闸门井、箱涵以及前池进口处的不良流态,有效提高箱涵各孔的流量分配的均匀程度,其中箱涵各孔流量分配不平衡度降至±0.03之间、箱涵总流量分配均匀度提高为0.905。本文的研究成果可为同类型城市雨水泵站设计提供有益的参考。     

基于两相流模式的水流挟沙力研究

水流挟沙力是泥沙研究中一个重要课题,是指在一定水流和边界条件下单位水体能够输移的饱和含沙量。当水流挟带的泥沙量与挟沙能力匹配时,河床不冲不淤;当水流挟带泥沙量与挟沙能力不匹配时,水中泥沙将与河床泥沙发生动态交换,床面淤积或冲刷,对河流床面高程产生影响。作者从考虑悬移质含沙浓度的水沙两相流基本方程出发,导出两相流瞬时能量方程并由此建立新型水流挟沙力公式,收集水流挟沙力水槽试验资料对公式中的系数进行率定。采用另外一些水槽试验资料及河流观测资料对所推求挟沙力公式进行验证,结果表明本文建立的水流挟沙力公式对低含沙水流有较高的适用性。     

细长体空泡流型试验研究

在水洞中对细长体通气附体空泡流型和控制途径进行了系列模型实验研究；获得了细长体通气附体空泡五种对称基本空泡流型与三种非对称基本空泡流型；在此基础上，从水下超空化超高速自主航行体的需求出发，提出了三种可用的空泡流型：非对称双空泡流型、尾部开式穿透非对称空泡流型和尾部半开式非对称空泡流型。并分析讨论了这三种空泡流型下航行体的重力平衡、运动控制与稳定性问题。同时，通过对有关参数的设计与控制，在水洞模型试验中实现了水下超空化超高速自主航行体的这三种空泡流型。