基于薄壁孔口出流的管道检测设备泄流模型

针对高流速天然气管道内常规检测设备无法使用的问题,提出了开泄流孔主动调控设备运行速度的方法,建立了基于泄流孔调速的模型,并推导出泄流公式。但公式中泄流孔局部阻力因数的取值较困难,导致应用不便。根据检测设备泄流孔的特点和流体力学孔口出流方面的理论,建立了基于薄壁孔口出流的管道检测设备泄流模型,推导出薄壁孔口出流公式,在介质输送满足雷诺数不低于105的条件下,且泄流孔尺寸较小时,泄流孔局部阻力因数为0.06。根据新建泄流模型对固定泄流面积的检测器和速度控制清管器的运行速度进行了预测,其计算结果与现场运行情况一致,新建泄流模型参数较少、结构简单,方便工程现场计算。     

基于泄流阀调速的速度控制装置研究进展

针对管道检测设备在高流速天然气环境下运行时存在的清管效率低、检测精度差等问题,通过分析检测设备在天然气管道中的运行特点及国内外常用的检测设备调速方法,指出搭载速度控制装置可有效降低检测设备的运行速度,减小速度波动幅值。从理论研究、样机试验和泄流阀结构3个方面详细阐述了基于泄流阀调速的速度控制装置的最新研究进展,分析了泄流阀调速装置的组成、工作原理及常用结构形式。指出未来对泄流阀调速装置的研究,应重点分析泄流阀开口形式、开口大小与泄流阀损失系数之间的关系。另外,对速度控制装置失效后利用安全闭锁装置保证检测设备继续运行的研究也是未来的发展方向。     

速度控制清管器泄流孔流场仿真

为了研究速度控制清管器泄流孔结构及尺寸对清管器运行时泄流孔处流场特性的影响,以端板型速度控制清管器为例,利用Fluent流体分析软件建立了4种等面积的速度控制清管器泄流孔模型,并对模型泄流孔处的流场特性进行了仿真分析,结果表明:在等泄流孔面积下,不同结构的泄流孔处气体流速基本一致,但气体流经泄流孔后最大湍流动能值相差较大。通过建模证明:将有限数量小面积泄流孔等效为一个大面积泄流孔预测泄流孔处气体流速的方法是可行的。与圆形、三角形泄流孔结构相比,泄流孔为正方形结构时,其泄流能力较好,气体流经泄流孔后的湍流动能也最小。利用仿真结果设计了速度控制清管器用泄流孔结构,工业应用表明:该模型能够很好地预测速度控制清管器的运行速度,且相对误差最大不超过5.3%。研究结果可为端板型速度控制清管器泄流孔的设计提供理论依据。     

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。     

果园节水灌溉技术的研究

果园节水灌溉技等不均现象的发生,发挥果树吸水能力,保持水土的良好状态.运用孔口出流公式、伯努力方程、沿途泄流公式及损失规律,建立了泄流管路的通用方程组.由此得到泄流管路作用水头的沿程变化规律,根据作用水头确定配水管各点所连接微管的管径与长度,以保证沿程配水的均匀性.并运用该方法计算工程实例,验证方程组的有效性,为工程设计提供依据.     

喷孔为节点式微喷带的水力特性初步研究

根据节点式微喷带喷水特点,出水孔以组为单位集中分布,每组喷水孔称为一个节点。根据孔口出流公式导出微喷带喷水孔的压力-流量公式;同时把微喷带看成由不同流量的相同管径短管连接成的管道,在每段管道上用达西—威斯巴赫公式分流态计算其沿程压力损失,在理论分析的基础上加以室内试验数据验证,由此导出微喷带的沿程压力分布公式,并计算沿程出水孔的出流量。对微喷带的生产、使用提供理论支持。     

弹状流中连续波引起的波动频率预测模型

【目的】弹状流是气液两相流的主要流型之一,其波动特性不仅影响多相泵的安全运行以及多相流量计测量的准确度,还会在弯头、阀门、并联管路等处引起流致振动,系统地研究弹状流的波动频率对于多相泵、多相流量计以及多相管道的安全运行具有重要意义。【方法】依据弹状流的动力学模型以及弹状流的连续波特性,采用斯托哈罗数表征弹状流的无量纲波动频率,建立了弹状流波动频率的连续波新模型,并通过调研大量文献总结了水平管道弹状流波动频率现有的经验计算模型。在表观液速为0.23～1.85 m/s、表观气速为0.88～10.0 m/s的参数范围内,使用电导探针在内径为24 mm、长为30 m的水平管中对空气-水两相弹状流的波动频率进行了实验研究,并将实验数据与所建新模型的计算结果以及不同学者提出的12个弹状流波动频率经验公式的预测结果进行对比。【结果】实验数据表明,弹状流中连续波的波动频率随表观液速的增加而增大,且有近似线性关系;当表观液速较小时,波动频率随表观气速的增加先减小后增大;当表观液速较大时,表观气速对段塞频率的影响不显著。新建模型对弹状流波动频率预测的平均相对误差约为-15%,均方根相对误差约为26%,与其...     

竖井孔口式泄洪洞恒定及非恒定泄流特性探讨

结合某工程泄洪洞进口体型的选型设计,通过水力学模型试验,对三种型式的竖井孔口式进口的水力特性及非恒定泄流特性进行了观测与比较。结果表明,不同型式的竖井孔口式进口,在孔口尺寸相同的情况下,虽然恒定泄流特性相似,但其他水力特性,如流态、压力等,却有较大差异。非恒定泄流时,库水位变化主要与洪水入库过程和库容容积特征有关,泄量过程则与孔口尺寸和库水位过程有关。     

新建高压输电线路对管道干扰预测及缓解措施

为了判断某新建高压输电线路对埋地管道交流干扰程度并采取相应的缓解措施,利用数值模拟技术结合现场测试校正,建立了管道交流干扰计算模型,预测了新建高压输电线路对管道的交流干扰程度,并根据管道周围环境特点设计了深井地床排流缓解措施。测试结果表明:数值模拟计算结果与现场实测结果基本吻合,验证了合理设计深井地床能够有效缓解管道交流干扰的事实。实际工况的复杂性使得计算模型不可能与现场情况完全一致,对于新建输电线路,可利用附近已有的输电线路对计算模型进行校正。     

多相流管道压降组合模型的建立

压降是多相流输送中的一个重要的工艺参数,不同的压降模型计算结果有较大差别.针对新疆某条多相流管道建立了一种新的组合模型,经计算比较,该模型对新疆石南油田多相流管道有足够的精度,完全能满足工程的要求.     

多相流相分率的模型预测与检测方法

在多相流工艺计算中,相分率是多相流中一个非常重要的参数.准确预测和测量相分率,对于多相混输管道的流量测量、工艺计算和优化运行具有重要意义.介绍了有关学者提出的计算气液两相流中持液率和空隙率的多种预测模型及其相关的检测方法和设备.     

薄壁堰泄流能力的数值模型计算及模拟自由水面的评价

【目的】研究数值模拟技术对矩形薄壁量水堰自由水面和泄流量的模拟能力。【方法】应用基于CFD的流体分析软件FLUENT,采用带自由表面的k-ε气液两相紊流数学模型,并使用自定义UDF函数处理入口条件,对整个流场进行数值模拟计算,得到了整个流场的流态分布图、泄流量、自由水面和压力分布等水力参数。【结果】将模拟得到的自由水面和泄流量与实测值进行对比,二者吻合良好,说明所选数值模型能够准确模拟矩形薄壁量水堰的流场特性。【结论】本研究采用的数值模拟技术,能成功模拟矩形薄壁量水堰的自由水面和泄流能力,可以为量水堰的水力设计提供参考依据。     

基于仿真技术的机坪管网微泄漏检测系统

基于模拟仿真技术的机坪管网微泄漏检测系统,通过建立模拟仿真模型,以压力和温度变化为输入,计算机坪管网泄漏率,判断是否发生微小泄漏.给出了管道温度压力噪声抑制、管道数据校准及管道泄漏率计算方法.基于实际运行环境,对机坪管网微泄漏模型进行测试.结果表明:该技术可在50 min内检测到泄漏率为0.04 L/(h·m3)的微小泄漏,检测速度、灵敏度和可靠性均达到国际同类产品的先进水平.     

基于动态资料的孔喉半径计算方法及应用

孔喉半径是表征储层微观孔隙结构特征的重要参数,它决定了储层质量的好坏及开发潜力的大小.目前确定孔喉半径的方法主要是压汞法,但是压汞法无法模拟地层原油的实际流动状况,需转换到油层条件下才能使用.为此,从毛细管束渗流模型、等效渗流阻力原理出发,首次建立了基于产量、生产压差等动态资料的一维线性流动、二维平面径向流动下的孔喉半径计算方法.根据等效渗流阻力原理,建立了2种渗流状态下孔喉半径与孔隙度、渗透率及径向流供油半径的关系式,并利用该关系式检验了一维线性流动、二维平面径向流动下的孔喉半径计算方法,证明了新方法的可行性和可靠性.实际数据应用结果也表明,新的孔喉半径计算方法结果可靠,简单易行,便于现场应用.该方法得到的孔喉半径代表了油层中真实的流动状态,能够为微观孔隙结构研究、渗透率计算、开发效果评价提供可靠的参数.     

多相流管道温降公式的推导

多相管流温降计算是压降计算的基础,其对加热器的设计和对了解气液相平衡等都具有重要的意义,多相流混输管道的温降计算和单相气体或明显不同,温降计算相当复杂,气液混合物不仅要通过管壁向外界散热,而且气液之间还存在质量交换和能量交换,根据能量守恒原理,既考虑天然气的焦耳－汤姆逊效应,又考虑了液体的摩擦生热,推导了计算多相管流温降的理论公式,在考虑管道起伏对温降的影响后,将液体持液率代替质量含气率计算混合物的比热,公式的精度更高。     

多相流输送中柱塞流的运动规律模型

在多相流管道输送中,柱塞流是常见的一种流动形式。为了给油气分离器设计提供理论依据,开展了柱塞流的形成及其发展规律的研究,并根据石油—天然气管道混合输送现场实测结果,综合柱塞流在水平管段、垂直管段和形状起伏的管段中的形成及发展模型,提出了适合于大口径、长距离管道的柱塞流运动规律。介绍了在多相流中柱塞流的模拟计算方法,该方法可应用于全地貌的管道输送分析,扩展了其应用范围,通过对实验结果的分析得出,柱塞的发展变化不仅与柱塞大小和速度有关,而且还与管道倾斜度有关,并且指出该计算方法能较好地预测柱塞的最大值及分布,同时说明模拟计算方法仍需完善,计算模型有待修正。     

油田集输管道介质多相流腐蚀数学模型研究

建立了多相流条件下油田集输管道介质腐蚀因素研究的数学模型。结合现场情况,研究了集输管道介质流速、含氧量、pH值、矿化度、温度、二氧化碳分压、含水率7个因素对20号管材的腐蚀影响趋势,指出在集输管道中介质的流速、含氧量、细菌变化范围较大,是造成集输管道局部腐蚀的主要原因,低pH值和高矿化度的环境也加速了管道的腐蚀进程。     

流态变化对管道运行费用影响的理论分析

热油管道在运行过程中管内油温沿轴向逐渐降低,同时整条管道的运行工况随油流前行而不断变化,原油将从牛顿流体转变成非牛顿流体,不同流态下的管段摩阻损失不同,因而整条管道各段所需压头不同,应分段计算.以两泵站间无旁接输油管道的情况为例,计算求得不同进、出站油温对各流态管段长度、摩阻损失的影响,建立数学模型分析流态变化对输油管道系统运行费用的影响.对不同流态的输油方案进行比较,在确保完成输油任务的前提下,确定算例热油管道站间最佳输油方案.     

南四湖二级坝枢纽泄流分析

南四湖二级坝水利枢纽改造后,堰闸泄流条件发生变化,根据水文规范,利用声学多普勒流量仪(ADCP)收集资料,对现有泄流量推求曲线进行了分析验证.通过实测资料分析表明,泄流曲线已不适用改造后的工程出流条件,初步分析的部分流态系数曲线符合堰闸规律和二级坝工况实际.提出根据工程改造治理后的现状条件,开展二级坝泄流曲线以及湖区行洪研究的建议,为防汛调度、南水北调洪水资源利用提供准确可靠的技术支撑.     

积分模型求解管道两相流压降

采用积分模型计算管道沿程压降,将管道划分成均匀方形网格,每个网格和相邻网格在性质和参数上都不同,通过逐层迭代计算,并利用实测终端压强值进行校正,在误差允许范围内,模拟出管道中的两相流动状态以及各处压强变化情况。考虑了管道流动中流型的变化,即在各个不同区域的不同流型内分别利用公式定量地规范计算出各种流型下的结果,避免了单一流型笼统计算出结果的较大误差。