自吸泵内气液两相流分析及数学模式

本文以自吸式离心泵中的气液两相流为研究对象，利用湍流、射流理论中的Tolleimn平面平行射流边界层方程及气液两相流理论，在一定的假设条件下，得出变密度和无因次纵向速度方程，并拟合出了叶轮出口的排气量和自吸时间的计算公式。     

天然气凝析液管道中射流清管器的运动特性

天然气凝析液管道生产中后期常面临管道内积液增加、沿程摩阻增大的问题,定期清管作业对于保障油气管道的安全高效至关重要。在清管过程中,由于传统清管器运行速度与后方驱动气速相同,可能导致其超出控制,从而引发一系列问题。研制了一款新型的射流清管器,并搭建了与之匹配的水平-立管试验系统,以空气、水为介质,开展不同结构参数的射流清管试验,通过LabView数据采集系统对清管过程中的流量、压力、终端液位等进行实时采集。通过改变旁通率、驱动气速、液速等参数探究射流清管器的运动特性,并分析清管器异常运动过程以及射流消除段塞的内在机理。结果表明:采用射流清管器可达到降低清管器运行速度、平缓管道内压力波动、降低清管器前方段塞持液率、控制段塞体积的目的。研究成果可为深入了解射流清管技术机理,推广其工程应用提供参考。(图14,表2,参39)     

消力塘内掺气特性试验分析

采用水力学模型试验的方法,通过改变不同水力条件来量测消力塘不同水流结构区掺气浓度值,对试验数据进行对比分析得到不同水流结构区掺气浓度分布规律。试验结果表明:改变不同水力条件中的任一条件,淹没射流区掺气浓度均沿程减小。随着入塘能量的增加,淹没射流区、冲击区、附壁射流区掺气浓度随之增大。随着水垫深度的增加,淹没射流区、冲击区、附壁射流区掺气浓度随之减小。随着泄槽入射角度的增加,淹没射流区和冲击区掺气浓度减小,附壁射流区掺气浓度变化不大。     

凝析气田地面集输管道水力热力计算方法

凝析气在地面集输过程中,由于反凝析现象呈气液两相流动状态。这种流动状态一仅要满足水力条件和热力条件的要求,而且还必须满足气液平衡条件的要求。通过建立水力和热力计算公式以及气液平衡状态方程组成计算方程组,并采用有限差分方程求数值解,得到了满意手计算结果。     

射流器臭氧—水混合数值模拟及喉管优化

应用气液两相流动的双流体模型,数值模拟了射流器内臭氧-水的混合过程,得到了喉管内流场的参数分布,揭示了利用射流器进行臭氧-水混合的工作机理,为射流器结构参数优化设计和性能预测提供了有效手段.分析了最优喉管长度与面积比的关系,结果表明:最优喉管长度随着面积比的增大而增长,当面积比为2.25～6.25时,射流器的最佳喉管长度应在5.84～7.47dl之间.     

气液两相流流型信号的分形特征分析

对气液两相流流型的最化描述是气液两相流流型识别的关键问题。在室内气液两相流综合试验环道上，对气流两相水平管流中分层波状流向段塞流的转变过程进行了测试，采用了基于小波变换的分形理论对流型信号整体与局部的相似性进行了量化分析。结果表明，分层波状流和段塞波信号的分形维数之间存在显著差异，其分形维数可以作为流型量化描述的一个新指标。     

气液两相混输管道水热力模型研究进展

气液混输的本质是多相多组分非稳态流动、传热与传质耦合的复杂过程,在气液混输管道中,流体介质除了与管壁存在能量和动量的传递外,在两相相界面上亦存在动量、能量及质量的传递。通过总结气液两相流数学模型相关研究成果,分别从一维与高维、稳态与非稳态角度,分析了未充分考虑传热与传质影响的气液两相管流数学模型的研究现状和局限性,评述了考虑传热和相变耦合影响下的气液两相流数学模型研究进展。最后指出,耦合传热和相变理论的相界面追踪、气液相界面复杂作用机理对传热传质的影响、复杂气液两相流型下的湍流模拟、气液两相平衡与非平衡相变机理以及开发用于求解气液两相流高维数学模型的快速高效算法,是该领域今后研究的关键问题和主要发展方向。     

气液两相分层流动相间结构稳定性分析

利用线性稳定理论，对气液两相分层流动模型进行了严格的理论分析，模型中考虑液相粘度的影响，得到了用于判断分层流气液相间结构稳定性的准则。此准则可以广泛应用于各种粘性流体的流型判断，通过性好，并且与泰特尔准则进行了比较。由于该分层流稳定性判别准则充分考虑了粘度影响，因而更适用于油气混输管道的计算，并可将其作为判断从分层流向其它流型转化的依据，为更准确地选择混相输送模型方程提供了更可靠的准则关系式。     

曝气池内气液两相流CFD模拟

对曝气池反应器内的气液两相流动进行了三维瞬态数值模拟,模拟采取了双流体模型,液相湍流采用标准k-ε方程,两相间的动量传递只考虑曳力作用。模拟获得了曝气池内的液速及不同径向位置的轴向液速分布、气含率分布等,结果表明,气泡刚开始以直线垂直上升,过一段时间后,气泡的运动开始偏离轴中心,气泡群开始发生了摆动;随着气体速度增大,气含率分布变宽,气含率增大,液体循环液速也在增大,气液之间混合越充分,曝气效果越好。     

油气混输管道中的波动现象

研究表明,在油气混输管道中,由于气液两相物性的差异和气液相间相互作用等原因,以及在管道停输、启动过程、段塞流动、清管、入口液量的瞬态变化等不稳定操作工况下,都伴随着不同的波动现象.气液多相管流中的波动现象,可分为密度波、压力波、界面波3种.不同性质波的存在加快了流体流动,增强了界面间能量和动量传递,使得两相流的传热、传质及流型都发生很大变化.同时,巨大的压力波动对管道及其下游处理设备带来一定的安全隐患.分析了气液两相流中密度波、压力波、界面波的研究进展,旨在为进一步研究油气混输管道瞬变流动提供理论借鉴.     

近海凝析气的管道输送

随着近海油气田的开发,通过海底管道输送凝析气的工程技术也不断发展。凝析气是多元组分的气体混合物,以饱和烃组分为主,在开采、输送过程中的凝析和反凝析现象显著,这使凝析气的管道输送不同于气体或液体的单相输送,其管输方式可分为气液混输、气液分输。气液混输中通常采用气液两相混输,这种混输投资少、工期短,但要解决因凝析液的积聚而降低输送能力及液塞处置等技术问题;密相气体输送是管内单相流动,管道建造和运行费用高。气液分输就是先将凝析气分离,然后将天然气和凝析液分别输送,管内流体均为单相流动,气液分输又可分为双管输送和顺序输送。凝析气管道输送工艺参数中,沿线压降、温降、持液率三者密切相关,互相影响。分析了凝析气输送管道压降、输量和持液率的关系,并指出了预测管路温度下降值是管路安全运行的必要条件。结合东海平湖油气田的开发,通过对气液比、输送压力、管径三者的选择分析,就油气单管混输工艺进行了技术经济评估。     

基于流场数值模拟的射流清管器喷嘴优化设计

天然气管道中的黑粉严重影响管输效率与安全,现有的带皮碗、磁铁及钢刷的清管器对黑粉的清除效率较低,且易出现卡球现象。射流作用产生的冲击流场对管内积液、杂质的清除效果较好,基于射流原理提出了利用射流清管器清理天然气管道黑粉的方法。为了达到最佳的射流清除效果,需要优化清管器喷射组件中文氏管喷嘴的关键结构参数。文氏管喷嘴结构包括收缩段、水平段及扩散段,其中扩散段的参数对射流效果起关键作用。基于计算流体力学的原理,以Fluent软件为模拟工具,选定实际气体状态模型定义管道内天然气参数,考虑文氏管喷嘴扩散段中扩散长度与扩散角的影响,对清管器的射流过程进行仿真分析。通过比较不同扩散段参数模型在射流流场中流速和湍流动能的云图以及变化曲线,得到具有最佳射流效果的天然气管道射流清管器喷嘴结构。     

气体—幂律液体两相水平管流的压降计算

在气体—幂律液体两相水平管流实验研究的基础上,按两相介质分布外形,将气液两相流动的流动型态划分为泡状流、层状流、波状流、团状流、冲击流及环状流,并指出流动型态是决定两相管流压降规律的重要因素,对不同流动型态的流动机理和特点进行了探讨,给出了不同流动型态计算压降的方法,对于层状流与波状流,气液间具有明显的界面,可采用分流模型;对于泡状流,两相间无滑动,可采用均流模型;对于团状流与冲击流,由于流动机理十分复杂,故采用定义无因次压力梯度的方法;对于环状流,通过联立分气相折算系数与洛克哈特—马蒂内利参数求得压降。本方法不仅为油气不加热集输工艺的系统设计提供了可靠的水力计算方法,而且也可以应用于石油、化工等领域。通过与其它计算压降的方法对比,说明本计算方法平均绝对百分误差小、准确度较高。     

预测水平管中气体—非牛顿液体段塞流的压降

气体－非牛顿液体两相流动中的段塞流是常见而十分复杂的流动型态。世界各国过去对水平管中气体－牛顿液体的段塞流做过不少研究，但对气体－非牛顿液体的段塞流研究甚少。在借鉴前人研究成果及理论分析的基础上，经过大量的实验观察，结合非牛顿液体的特征，在假设①整修管路由相同的流动单元ＬＵ组成；②一个曲型的ＬＵ单元中含有液柱ＬＳ、气柱ＬＦ和液膜三部分，液柱和液膜中均有气体；③液柱前面形成一个旋涡区Ｌｍ的前提下，提     

甲苯在气液界面表面微层中迁移变化的数值模拟研究

[目的]研究甲苯在气液界面表面微层中的迁移变化规律。[方法]使用计算流体力学(CFD)软件对表面微层中甲苯气体的迁移变化进行数值模拟,通过对液相流速、气相流速、气相浓度的模拟比较,讨论不同条件下的甲苯气体迁移变化规律。[结果]液相流速的增大,影响表面微层的形成,从而减小了气体的迁移通量;气相流速的增大,提高了气体的迁移通量,同时缩短了达到传质平衡的时间;在吸收开始的最初阶段,气相浓度越高,表面微层中气体的吸收也越快,随着时间的变化,对气体的吸收效率逐渐下降。[结论]研究所获得的成果将有助于认识有机污染物在有机气-液界面的迁移机理。     

海洋L形立管系统不稳定流简化计算模型

根据严重段塞流4个阶段的特点,针对L形立管系统不稳定流建立了一维准平衡态简化计算模型,其忽略摩阻和加速度的影响,立管中气相穿透过程应用漂移流模型。气相穿透、气液喷发阶段采用特征线方法求解,并引入气相密度偏移修正过程,能够对典型严重段塞流和液塞长度小于立管高度的过渡严重段塞流进行模拟。将模型计算结果与实验室结果以及其他文献的实验数据进行对比,结果表明模型能够对L形立管系统中的两相不稳定流动进行较准确的模拟。（图2,表3,参16）。     

气液两相流的混输泵扬程计算

针对两相流中分相流下混输泵的扬程计算方法,在分相流模型下计算泵扬程时假设气相和液相有各自的速度,且相间无能量传递,可能有质量转移,为此,泵提供给流体的扬程可分为两部分,一部分提供给液体,另一部分提供给气体,同时假设泵进口到出口过程中为等温变化.在计算泵提供给气体的扬程时给出了三种算法,并对实例计算结果进行了分析比较.     

气液两相流持液率及压降特性的试验研究

研究了不同流型下压力降与持液率的特点,以及压降脉动信号的方差与持液率、气、液相流量之间的关系.试验结果表明,分层流动的持液率值最高,平均压降最低;环状流动持液率值最低,平均压降值最高;段塞流动位于两者之间.分层流压降脉动信号的方差很小,随气、液量和持液率的变化小;段塞流压降脉动信号的方差最大,随气相流量和持液率的变化而变化较大,在相同气量下,方差随持液率的增大而增大,在相同持液率下,方差也随气量的增大而增大;环状流的方差在分层流和段塞流之间,气相流量的变化对压降脉动信号的方差的影响小,但液相流量的变化对其影响较大,随着液相流量和持液率的增大,压降脉动信号的方差会增大.