不同剪切条件下胶凝原油轴向与剪切力学特性差异

流变测试系统内,经剪切处理后的胶凝原油存在明显的各向异性,导致现有的管道非稳态流动数值模型不再适用。为了对比在不同剪切条件下胶凝原油剪切力学特性与轴向力学特性的差异,分析其各向异性,以胜利原油和南阳原油为例,控制不同剪切速率、剪切时间等因素对原油进行预剪切处理,分别开展剪切应力松弛试验和轴向压缩松弛试验。对试验数据进行拟合,对比相同条件下胶凝原油的剪切松弛模量和轴向压缩松弛模量,结果表明:相同条件下,胶凝原油的压缩松弛模量远远大于其剪切松弛模量,且随剪切速率的增大、剪切时间的增加,剪切松弛模量和压缩松弛模量相差越来越大,即各向异性更加显著。研究结果为胶凝原油管道的停输再启动提供了理论依据与技术支持。     

海底天然气管道多相流动与腐蚀状况分析

为全面了解某海底天然气管道的运行状况,保证天然气海管的安全运行,通过建立天然气海底管道仿真模型和腐蚀预测模型,分别对水露点含水量状态和饱和含水量状态下的不同典型工况进行分析,得出了天然气海管流动参数分布规律、流型、积液量、水合物生成以及管道腐蚀情况。结果表明：在两种含水状态下,海管运行参数均在设计范围之内,且均无水合物生成;水露点含水量状态下积液量几乎为0,管内流型为单相流,仅立管处有轻微腐蚀;饱和含水量状态下积液量较大,管内流型为分层流,整个管道均会发生中度腐蚀。该分析结果可为海底天然气管道采取有效的防护措施提供参考依据。     

输油管道水力流太区域判别法的计算

以雷诺数形式给出的判别式，对水力计算出的二，三类问题不能预先判明流体流动所属流态区域，计算时需试算吉迭代。以推荐的石油工业部门常用的湍流区域界限为基础，对判别式做了推导或变形，并用最小二乘法拟合有关常数，由此得出的判别式对于管道水力计算的三类基本问题均能预先判明流态区域，不需试算。     

输油管道水力流态区域判别法的计算

以雷诺数形式给出的判别式,对水力计算的二、三类问题(Q或d未知)不能预先判明流体流动所属流态区域,计算时需试算或迭代。以推荐的石油工业部门常用的湍流区域界限为基础,对判别式做了推导或变形,并用最小二乘法拟合有关常数,由此得出的判别式对于管道水力计算的三类基本问题均能预先判明流态区域,不需试算。     

冻融作用对土壤镉吸附特征的影响

选择东北地区棕壤为供试土壤,采用人工控温方法进行冻融处理(冻-融时间为12h-12 h,冻-融温度为-30℃-30℃),进行不同含水量和冻融频次处理下土壤镉的静态等温吸附试验和动力学等温吸附试验,并选择不同模型对吸附曲线进行拟合,研究冻融作用与土壤镉吸附特征之间的关系.结果表明:未冻融和冻融处理土壤对镉的吸附量均随着含水量的增加先增加后减少;冻融作用会增加土壤镉的吸附量,加快土壤镉的吸附速率;Henry模型和Temkin方程可以较好拟合土壤镉静态等温吸附曲线,双常数方程、Elovich方程和型曲线方程则可以很好拟合土壤镉动力学等温吸附曲线.     

两种管流试验模型流速确定方法的比较

采用管流试验装置模拟实际成品油管道时,常采用相似原理来确定试验模型.比较了使用相似原理和有效剪切应力相等原理2种方法确定管流试验装置流速的合理性.结果表明:在管壁性质改变时采用相似原理来确定模型的流速是不适用的,而有效剪切应力相等原理能够保证管内流动状态与实际工业管道一致,验证了有效剪切应力相等原理的合理性.     

沙质土壤Van Genuchten方程参数的简单推求方法

使用饱和含水量、田间持水量及其对应的土壤水吸力3个数据,推算土壤水分特征曲线Van Genuchten方程的参数,同时与拟合方法的结果进行了比较。结果表明,该方法推算的参数与拟合的参数非常接近,方法获得的土壤水分特征曲线与土壤水分特征曲线及实测值均十分吻合。该方法可作为推求砂质土壤Van Genuchten方程参数的一种方法。     

水平圆管三相流压降的计算

以气液两相流为基础,依据稳定一维流动的基本方程推导出了水平圆管基于分相流和均相流2种流动模型的三相流压降的计算式,并给出了计算实例,总结出了气相含量与压降的关系,得出了气体质量含量不超过15％时对管道压降影响很小的结论,表明流体流动阻力不因加入气体而增大,从而有利于延长管道排距。     

基于螺旋流的天然气管道水合物安全流动模型

由于管道螺旋流动具有断面浓度分布均匀、能耗低、输送距离远、携带能力强等特点,因此,研究基于螺旋流的天然气管道水合物安全流动技术,对于弥补现有防治技术的不足,提高水合物携带能力,拓展安全流动边界具有广阔的发展前景。根据螺旋管流的水合物颗粒悬浮特性,通过水合物颗粒动力学平衡分析得到在螺旋流作用下形成有效"悬浮"时所要求的周向临界流速,探讨了螺旋流衰减规律,结合水合物颗粒运动方程建立了螺旋流天然气管道水合物安全流动的判据和水合物颗粒安全输送距离的计算模型。分析实例计算结果表明:水平直管段内螺旋强度沿轴向呈指数规律衰减。通过控制变量研究了起旋参数对螺旋强度衰减的影响。据此确定继旋器的加设位置,为管道螺旋流持续有效地输送水合物提供了理论基础。     

幂律流体偏心环状管流的数值模拟

根据流体力学N-S方程对层流的描述,结合力学理论,对幂律流体偏心环状管流的界面提出了严密而科学的界面耦合条件,得到了完整描述幂律流体偏心环状管流的适定的偏微分方程组.通过计算机数值模拟,发现了幂律流体偏心环状管流的流动规律,具有重要的工程应用价值,可为管道设计提供参考.     

描述含蜡原油触变性的新型三参数模型

阐述了含蜡原油的触变性研究对管输含蜡原油的工艺设计和生产管理,尤其对原油管道的停输再启动过程的意义。以华北原油为例,采用τ-.γ-t曲线法测定了触变性原油剪切应力裂降过程,通过对试验数据的拟合和相关文献试验数据的验证,建立了一种能定量描述含蜡原油剪切应力裂降过程的新型三参数触变模式。该模型具有精度高、参数少、试验简便,而且适用性广泛的特点。     

国管分层流的数值模拟

从流体力学中的N-S方程出发,建立了圆管两相分层层流的流动数学模型。通过两相分层层流相互作用的流体力学分析,提出了两相流动界面的耦合条件,得到了一组完整描述两相国管分层流的数学方程。通过数值求解分层流的数学方程,得到了对工程实际应用有重要价值的流动规律。应用圆管两相分层流的流动规律,可以实现高粘流体的高效率输送。     

弹性管道粘性血液流的模拟分析

血液流动问题是最近几年很多研究人员所面临的比较困难的课题,单纯靠血液流动的个别数据很难反映实质。以弹性管道不可压缩粘性流的流动模型为基础,给出了理想血液流粘性流的流动模型,通过对模型在特定的条件的简化,得到重要的评价指标(如速度变化)来分析血液流动。评价指标的合理与否是衡量模型优劣的重要方面,应尽量选择性态好的模型,得到所能反映血液流动过程中的较合理的变化趋势,为医学研究作理论基础。     

砂质壤土中重金属离子运移阻滞系数的模拟

采用批量平衡吸附实验对重金属铜离子在砂质壤土中的吸附特性进行研究，计算出铜离子在饱和砂质壤土中运移的阻滞因子R；同时，由易混合置换实验中测定的铜离子穿透曲线结合示踪剂Cl^-的出流动态，应用CXTFIT2.1软件，通过求解对流-弥散方程的逆问题对铜离子在砂质壤土中的阻滞参数进行模拟，拟合值与实测结果的对比表明，拟合值具有较高的精度。     

低速剪切影响加剂原油低温流动性机理研究

通过对室内模拟管流低速剪切流动参的测试和蜡晶显微观察，研究了低速剪切对不同原油低温流动性的影响及对蜡晶影响之间的关系。研究表明，不同组成的原油，低速剪切对蜡晶的影响不同，低速剪切既能破碎蜡晶聚集体，又能形成蜡晶聚集体。管道流动过程中的“恢复”现象实质就是管流低速剪切改善加剂原油低温流动性的表现，其机理是管流的低速剪切使得高速剪切后破碎的蜡晶聚集体重新形成。     

液化天然气管道输送工艺参数的计算

LNG在管道输送过程中的物性参数可以通过LKP方程及其关联式确定,Lee-Kesler分别应用氩和正辛烷的实验数据拟合确定了该方程简单流体和参考流体的常数项。分别给出了用对比密度表示的LKP方程表达式和LNG混合物粘度的计算公式,利用对比态原理(CSP)计算比定压热容的表达式。利用"过冷"态原理进行无气化LNG管道输送工艺参数的计算,给出了管道水力、热力参数和保冷层厚度的计算方法。以大连LNG接收站为例,对1条长6 km、高程差48.5 m管道的运行参数进行计算,求得管道压降为0.338 MPa,保冷层厚度为0.145 mm,管输介质到达管道终点的温度为-154℃,因此在1.194 MPa的输送压力下,LNG全程处于液化状态,验证了LNG在"过冷"状态下输送的可行性。     

植物枝茎内液体的黏度与剪切应力关系的研究

通过对槐树(国槐)和刺槐2种植物枝茎内的液体进行黏度测试,结果表明:这2种植物体内的液体是典型的非牛顿流体;同时研究了液体黏度与剪切应力的关系,试验结果显示,在低剪切应力区,随剪切应力的增大,液体的黏度变小,当剪切应力增大到一定值时,剪切应力的变化对黏度的影响趋缓,并拟合出黏度与剪切应力的本构方程。     

预糊化处理对荞麦淀粉理化特性的影响

【目的】研究热烫和微波预糊化处理对荞麦淀粉理化性质的影响,为荞麦面制品的开发及在主食中的应用提供理论依据。【方法】通过水洗法提取荞麦淀粉,利用热烫和微波对其进行预糊化处理,通过扫描电子显微镜观察荞麦淀粉颗粒形貌,利用差示扫描量热仪测定荞麦淀粉焓变(ΔH),利用傅立叶红外光谱仪扫描荞麦淀粉红外光谱图,通过流变仪测定剪切速率对荞麦淀粉剪切黏度和剪切应力的影响,并采用Herschel-Bulkley方程进行拟合分析,得到稠度系数K、流动特征指数n、屈服应力τ0。利用十八角度激光散射联用系统测定荞麦淀粉分子质量分布情况,得到重均分子量Mw、数均分子量Mn、分子质量分布系数Mw/Mn及均方根旋转半径Rz。【结果】经过热烫和微波处理后,荞麦淀粉颗粒表面变得粗糙且出现凹坑,ΔH从10.870J/g降至9.388和8.896J/g,红外光谱中波数995与1 022cm-1峰强的比值从0.78上升至0.81和0.85。随剪切速率的增加,3种荞麦淀粉剪切黏度均下降,剪切应力均增加,但预糊化处理荞麦淀粉的以上2个指标均低于未经处理的荞麦淀粉。热烫和微波预糊化处理后,荞麦淀粉的τ0从0.744 4Pa分别升高至1.667 4和1.913 2Pa,K从28.058 7Pa·sn分别降至12.808 7和8.862 1Pa·sn,n从0.409 1分别降至0.388 9和0.376 2,Mw/Mn从1.279分别升至1.317和1.365,Rz从392.5nm分别降至365.8和335.4nm。预糊化处理使淀粉颗粒拥有更紧密的晶区结构,淀粉分子链断裂,分子间作用力变大,分散程度增强。【结论】2种预糊化处理均可以改变荞麦淀粉的理化特性,但以微波处理的影响更显著。     

气液两相流管道泄漏规律模拟

气液两相流管道流动参数复杂,一旦发生泄漏,管道内的工艺运行参数会发生改变,从而极大地增加泄漏检测难度。以流体力学基本守恒方程为基础,利用双流体模型建立气液两相流泄漏系统数学模型,并以5 km混输管道为模型,模拟分析分层流和段塞流流型下气液两相流管道的泄漏规律,探究流型、泄漏点尺寸及位置等因素对流动参数的影响。结果表明:管道发生泄漏后,管道沿线压力均降低;泄漏点上游流速略有上升,下游流速明显降低;泄漏点下游持液率降低,上游持液率几乎不变;当流型为分层流时,泄漏不会导致流型改变;当流型为段塞流时,较大尺寸的泄漏会使流型由段塞流变为分层流,较小尺寸的泄漏不会改变流型;泄漏点越靠近管道出口,泄漏点上游压力降低幅度越小。     

热油管道站间摩阻的数值计算

通过分析有流型流态改变时热输原油管道的热力特性和流动特性,将各加热站间的管路划分区间,对各个区间分别采用了不同的摩阻特性公式,应用数值积分方法进行站间摩阻损失计算,并且采用二分法来确定流态转变的临界温度,编制了计算程序,进行了实例计算.