水平管内油水两相流流型的实验研究

利用白油和自来水作为实验介质,在内径为２６．１ｍｍ、长约３０ｍ的水平不锈钢多相流实验环道上进行了油水两相流实验。实验中进行了流型测量和观察,观察到了７种油水两相流型,分别属于分散、分离和分散分离混合流型。对油水两相流型及流型间的转化作了仔细的描述,根据流型特征进行了流型划分。     

不同倾角管中油水两相流研究进展

叙述了近年来国内外对油水两相流流型及流型转化的研究状况,介绍了在垂直管、倾斜管及水平管中的流型和倾角对流型存在范围的影响,对于不同倾角管中油水两相流流型进行了对比。由于倾角和重力的作用,倾斜管中的流型有很大差别,油水两相流大体上可分为分散流和分层流两大类流型。分析了分散流型和分层流型转化的影响因素、转换准则及倾角对转换准则的影响,并对几种转化准则进行了对比。这些转化准则大多针对水平管或垂直管,而对于倾斜管的转换准则,在理论和试验上还需要进一步研究,这也是油水两相流今后的研究方向。     

水平管油水两相流研究进展

总结了国内外水平管内油水两相流流型的研究现状和发展方向。将流型分为分层流和分散流两大类,并进一步细分为:光滑分层流、波浪分层流、带有液滴层的波浪分层流、油滴分散层-水层流、水滴分散层-油层流、油包水状分散流、水包油状分散流。分析了影响流型的主要因素,管壁材质、入口形状、油品物性都会对流型和管输压降等产生较大影响。通过界面稳定性分析确定了流型从分层流向半分散流的转换条件,通过对比液滴最大尺寸和液滴临界尺寸确定了流型向完全分散流过渡的条件。介绍了在双极坐标下推导的层流分层管流理论解和常用的分层流数学模型,包括双层流体模型及改进的三层流体模型和四层流体模型。     

水平管内油水两相流动摩擦压降的试验研究

对水平钢管和有机玻璃管内油水两相流动摩擦压降的变化进行了研究，当含水率为18％－100％，折算液速为0．6－2．4m/s时，水平管内油水两相流的摩擦压降受含水率的影响很大，在同一流动条件下，当含水率较小时，有机玻璃管内流体的摩擦压降大于钢管内流体的摩擦压降，随着含水率的增大，钢管内流体的摩擦压降又大于有机玻璃管内流体的摩擦压降。这说明，在一定条件下，影响油水两相流动摩擦压降的原因，除了粗糙度以外，管壁的润滑特性也是其中之一。     

气液两相流流型的判别方法

为研究气液两相流的流型变换规律,建立高计算精度的气液两相流水力计算模型,以Shoham和Kokal的实验数据为基础,对通用流型判别法、改进的Taitel-Dukler流型判别法及段塞流特征分析法用于气液两相流流型判别的效果进行验证。基于以上3种判别方法,给出流型判别图,并与实验数据进行对比,总结出3种判别方法的特点。结果表明:通用流型判别法和段塞流特征分析法对气液两相流流型的判别结果较好,其中通用流型判别法的计算适用性更强,研究成果为气液两相流水力计算提供了流型判别算法的选取依据。     

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。     

基于超声波技术的水平管气液两相流流型识别方法

根据超声波在不同介质界面处的反射回波强弱不同的特性,提出了应用超声波对水平管气液两相流流型进行非介入式在线识别的方法。理论计算得到钢管内壁接触的介质分别为水和空气时的声压反射率,证明了超声波流型识别法的可行性。数值仿真研究管内的流体分别为水、空气时不同界面的反射回波特点,得到了超声波流型识别法的实现方式。依据数值仿真结果,开展超声波气液两相流流型在线识别实验,分析气液两种流体在管道横截面上的分布,从而识别水平管气液两相流流型。研究结果表明：在不影响生产的前提下,超声波流型识别方法能够准确获取水平管气液两相流流动过程中的实时流型,操作方法简便,且结果可靠。（图10,表1,参9）     

油水两相分层流动的压降研究

提出了一个考虑相界面相互作用的油水两相分层流动的压降模型，分析了游离水层高度和压降的变化规律，并用白油/水两相流的实验数据作了验证，其模型和测量的总误差均小于15%。     

高粘油水两相水平管流的压降研究

通过三种高粘度油品的油水水平管流试验,对各种流型的压降规律进行了研究,以试验数据和理论分析为基础,建立了有效粘度的经验相关式,并通过含有有效粘度与混合流速的压降公式估算各流型的管路压降.采用的方法适用于稠油和水的两相流研究.提出应建立有效粘度的理论预测模型,使高粘油与水的两相流的研究更具有实用性.     

水平管内油气两相流型转变的实验研究

通过进行水平管内油气两相流型实验，对影响管内油气两相流型转换的各种因素进行了综合的分析，并根据所作的油气两相流型试验结果，用量纳分析的方法得出了各流型间转换的准则关系式，以期达到准确定量地预报水平及倾斜管中油气两相流型的目的。     

水平及倾斜管内间歇流向环状流转变的研究

对水平及倾斜管内油气两相间歇流向环状流的流型转变进行了实验和理论研究，根据实验中观察到的现象，提出了一个新的机理模型，并依据此机理模型合理地解释了环状流的形成。理论结果与实验数据吻合良好。     

水平管中段塞流的研究进展

介绍了国内外水平管中段塞流的研究进展情况，论述了水平管中段塞流的形成机理和特征参数(液塞长度、空隙率、压降以及液塞速度等)，对当前水平管段塞流动研究中存在的主要问题进行了分析，指出了今后的研究方向，旨在全面揭示水平管段塞流流动的内在规律，以期有效地指导试验研究和工程应用。     

水平管油气水三相流的研究进展

介绍了国内外近十几年来对水平管油气水三相流动的流型和压降等方面的研究进展情况,分析了目前该研究领域存在的问题,提出应在流型的划分上统一认识,在大口径试验管道或实际运行管道进行试验和使用多种混合气体进行模拟,以期在三相流管道的设计和运行上取得实用性效果.     

油水两相乳化液管内输送的流变学特性研究

通过对垂直上升弹状流中油水乳化液在气体掺入时流变学特性的研究,建立了管内流动油水乳化液粘度模型,基于此模型,油水乳化液在气体掺入下的流动特性可表现为气 扰动变稠的非牛顿流体特性,气体扰动变稀的非牛顿流体特必和与气体无关的非牛顿流体特性。     

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.