混合流体在垂直分支盲管中的流动问题研究

以一个垂直分支盲管为对象,研究其内部的复杂流动状况、油水分离情况、主管流量与盲管内含水率分布之间的关系。在主管不同流速与含水率条件下,采用数值模拟方法及代数滑移混合模型,求解了主管及盲管内油水混合物的流动问题。计算结果显示,盲管由混合区和滞止区组成。混合区主要由2个循环涡组成,随着主管路流体流速的增加,盲管内混合区的长度增长。在滞止区形成了油水分离,且分离程度与滞止区的长度以及主管路的湍流强度有关,在进口速度从0.75 m/s到5.00 m/s变化时,滞止区内的最大含水质量分数从70%下降到30%。该结论对于研究分支盲管内的腐蚀、水合物形成等问题具有一定的指导意义。

气主导盲管内水合物沉积特性实验研究

目的为了研究气主导盲管内水合物的沉积特性,使用专门设计的气主导盲管实验装置开展了一系列水合物管壁沉积实验。方法实验中,竖直管内的气体在密度差的作用下产生自然对流,进而携带高温水蒸气在竖直管内运移并不断在低温的竖直管壁上冷凝,冷凝水最终与气体反应形成管壁水合物沉积层。结果实验中竖直管内存在水合物沉积层生长最快、厚度最大且最容易形成堵塞的危险位置,管壁水合物沉积层存在厚度和表观体积减小的现象。根据水合物在形成过程中传质和传热条件的不同,竖直管内管壁水合物沉积层从上到下存在6种不同形态。结论实验过程中,管壁水合物沉积层的生长速率会逐渐降低,这主要是由管壁水合物沉积层具有的“隔热”作用导致的。该研究结果可为深水流动安全保障盲管水合物防治技术的发展提供理论支撑。