水平管气液两相流微孔泄漏特性

为了揭示气液两相流微孔泄漏过程中的复杂泄漏特性,以空气-水为介质开展泄漏实验。实验管道内径为32 mm,破口直径为3mm,破口方位为0°、45°、90°、135°及180°。实验气液相折算速度范围分别为3.5~25.0m·s^(-1)和0.052~0.397 m·s^(-1),涵盖波浪流、段塞流及环状流3种流型。结果表明泄漏气液量取决于泄漏影响区面积大小,主要受破口方位、流型及气液折算速度影响。对于90°、135°和180°破口,泄漏特性大致相同。环状流下泄漏气量最大,泄漏液量分布范围最广,段塞流泄漏气量居中。推导建立了气液泄漏流量、差压、干度耦合关系式,该关系式不受流型、破口方位等因素影响,可用于气液两相流微孔泄漏量预测。

Hydrodynamic behaviour of the lateral flow biological aerated filter

Pulsed signal experiment was carried out to determine the hydrodynamic behaviours of lateral flow biological aerated filter(LBAF). With the analysis of experimental results, LBAF is viewed as an approximate plug flow reactor, and hydraulic retention time distribution function was derived based on LBAF. The results show that flow rate and aeration strength are two critical factors which influence flow patterns in LBAF reactor. The hydrodynamic behaviour analysis of LBAF is the theoretical basis of future research on improving capacity factor and developing kinetic model for the reactor.

短管节流阀内流动噪声的实验研究及降噪措施

短管节流阀作为节流机构,因其结构简单而广泛应用于家用空调器中,当两相状态的制冷剂流经短管节流阀时会产生严重的噪声。设计并搭建了短管节流阀流动噪声测试台,实验研究了制冷剂流型、流量和干度对短管节流阀内流动噪声频率和声压级的影响规律,并在此基础上提出了降噪措施。实验结果表明,阀进口流型为搅浑流时产生的流动噪声声压级最大,阀进口流型为泡状流型和环状流型时产生的流动噪声较小;流动噪声的峰值频率随质量流量的增大而增大,质量流量由20 kg/h增大到80 kg/h时,流动噪声的峰值频率增大38.6%;干度由0.05增大到0.4时,流动噪声的平均声压级先增大7 dB,后减小3 dB。提出了将阀芯入口处的突扩突缩结构改为喇叭口渐缩结构的方式来实现降噪的结构优化方案,优化后的结构方案可将流动噪声的平均声压级降低2 dB。

竖向隔板对泵站前池进水流态影响的试验研究

泵站前池水流的稳定流态对保证泵站的安全稳定运行具有重要意义,同时也是泵站设计建设中必须要考虑的重要因素。文章以辽绕泵站为例,用水工模型试验的方式对进水流道进口部位的有害吸气漩涡消除措施进行研究,提出在隔墙间设置竖向隔板的吸气漩涡消除整流措施。根据试验结果,建议在工程设计中将竖向隔板设置在与进水流道进口距离为24cm的部位,底板最佳高程为-2.76cm,倾角为60°。

充气控压钻井气液两相流流型研究

充气控压钻井是在充气欠平衡钻井技术的基础上发展起来的、针对具有窄安全密度窗口地层的一种钻井新技术。本研究将多相流体流动简化为气液两相流动,建立了充气控压钻井循环系统的物理模型,系统地总结和对比了气液两相流流型转换准则、压降计算模型,通过大量的模拟实验,验证、修正了常规气液两相流流型判别准则和压降模型,得出适用于充气钻井的压降计算模型。通过流型敏感因素分析,得出气液比、地面回压、流道的几何形状是流型主要影响因素,该研究结果为充气控压钻井的压力控制提供了理论依据。

水平管内油-气-水三相流流型的实验研究

在内径为40mm的水平管内、0.4MPa压力下进行了油-气-水三相流流型可视化的实验。描述了所观察到的各种流型的特征,并给出了流型图。可视化实验中观察到的流型有7种类型,分别为水基和油基的波状流、弹状流和分层—环状流。实验中还发现了许多在两相流动中所观察不到的新的流型结构。

倒U形管内油气水三相流动流型分布的研究

通过可视化观察 ,采用以电导探针与光纤探针相结合的方法 ,对弯头连接起来的倒U形管内油气水三相流动流型分布进行了试验研究。结果表明 ,由于弯头的影响 ,使得倒U形管垂直段内的流型分布表现出不同于长直管内的流型分布 ,表现出更多的流型形式 ,同时由于油水两相流动的影响 ,使得倒U形管内的油气水三相流动的流型分布更为复杂。建立了流型图 ,实现了在同一流型图上表示油气水三相所有流动形式。

井筒零液流研究

零液流量气提流动是产水气井中一类独特的持液流动现象,是井筒中长时间积存形成了液柱,而气体流速又不足以将液体带出井筒所致,表现为井筒中存在两相流气提区,而井口处的液体流量为零。其现场意义在于:它相当于积液气井气举排水过程中始喷点的概念。建立了该流动现象的流型划分标准、压降和持液率计算数学模型,并自行设计建立可视化实验台架模拟该物理现象。实验采用先进测试手段采集得到其流型图片以及压降、井口压力、注气量、持液率等数据。通过理论计算与实验数据对比,验证该理论模型的正确性。最后给出算例模拟计算实际气井零液流量气提流动和无滑脱气液两相流动,从而得出规律性认识。该研究成果对于指导严重积液气井气举排水采气设计有着积极意义。

旋流式竖井涡室结构优化试验研究

前人研究结果和具体工程的试验表明，旋流式竖井的涡室结构可能存在过流时涡室空腔较小、偏心严重，且流态较差等问题。为解决这些问题，结合具体工程，通过理论分析和试验研究，给出涡室半径r1与竖井半径R、涡室半径r2与r1的定量关系，涡室圆弧半径宜为竖井半径的1．5～1．6倍，r2宜为r1的0．58～0．625倍；重新定义跌坎为导流坎，其与引水道边墙的夹角以0°～10°为宜。通过水工模型试验验证，本简化方案结构简单，能有效改善涡室内流态，减小工程量，对类似工程设计有重要的参考价值。

大管径水平管油气水三相流流型试验研究

目前室内小管径水平管道油气水三相流流型存在分类过细、不实用等问题,且流体流型随井径变化发生改变,致使小管径油气水三相流流型研究结果无法适用现场大管径水平井井筒中油气水三相流流型识别的问题。研究采用实际生产测井仪器串,在大管径(内径0.124m)有机玻璃管中,进行水平状态下油气水三相流流动模拟试验。基于试验数据分析,提出大管径水平管油气水三相流8种流型并制作相应流型图。使用电容阵列仪测井响应信息,对7种流型进行数值模拟,与观测流型对比发现,模拟效果良好。

矩形通道内高速蒸汽与过冷水直接接触凝结换热流型的实验研究

为研究有限通道内高速蒸汽与过冷水直接接触凝结换热（DCC）过程中汽液相界面的演化规律,搭建了具有矩形截面结构喷嘴及通道的可视化实验台,获得了入口蒸汽压力为0.1~0.45MPa、入口过冷水压力为0.1~0.4MPa以及入口过冷水温度为30℃条件下DCC过程的凝结形态,得到了基于入口参数的流型图。研究表明：矩形通道内DCC过程的典型流动形态可划分为蒸汽区、过冷水区、汽液混合层、回流区和均匀泡状流区,蒸汽区与汽液混合层之间有清晰的相界面;在不同的入口参数下会出现泡状流、界面振荡射流、尾部振荡射流、稳定射流和发散射流等凝结形态。获得了各种流型的下壁面温度分布规律,并通过计算,得到稳定射流的换热系数为5.2~9.0MW·m-2·℃-1。

欠平衡钻气井零液流气提模拟实验及压降规律

建立总高18m、外管内径90mm、内管外径50mm的环空可视化实验装置,进行不同注气量、不同持液率条件下的井筒气提零液流可视化实验;在小气量条件下得到了泡流流型,在高气量条件下得到了搅动流流型。研究结果表明:由于中心管柱的偏心,在流型流态上泡流迅速向搅动流转变;以实验数据为基础,建立该特殊工况下的流型划分标准、压降和持液率数学模型,其结果与实验吻合较好。

肘形进水流道优化设计与数值计算

为了提高泵站进水流道的设计水平,对应用最为广泛的肘形进水流道的型线进行了数学建模,并采用高级程序设计语言V isual Basic对工程图形处理软件AutoCAD进行二次开发,形成基于流道设计参数的优化设计软件,能够快速进行流道型线的绘制,并能使流道的型线自动符合流速渐变的原则。同时结合三维紊流数值模拟技术和流道的模型试验对流道的水力性能进行检验。通过工程实例说明,该流道设计方法快速、可靠,所设计的肘形进水流道具有出口流态较好、水力损失较小的优点。

黄土坡面细沟流流态的试验研究

细沟流流态的确定是进行细沟流水力计算时的先决条件。本文从判定细沟流流态的雷诺数和弗劳德数的原始概念设计室内试验进行数据观测。雷诺数试验结果表明 ,坡面细沟股流属于紊流范围 ,从弗劳德数的试验结果看 ,细沟股流有可能为缓流 。

平交口门区水动力特征试验研究

平原河网地区河道纵横交错,平交口门区("+"型交汇区)水流受交汇河道共同影响,水动力特征复杂。以新沟河三山港—武进港与京杭运河平交口门区为例,对其水动力特征进行了试验研究,并探讨了不同边界条件下的变化规律。受三山港吸流影响,京杭运河来流流至三山港口门时水流明显左偏并进入三山港,出现一定范围的横流区;受武进港出流顶托作用,位于武进港出口上游的运河右侧出现一较大范围的回流区,其范围随着武进港出流流速的减小而减小。河道边界对口门区水动力特征存在明显影响,流速较大一侧边界条件的改变对水动力特征的影响最明显。在类似平交口门区,需改变流速分布时,可优先考虑调整流速较大侧边界。

转速对核主泵空化特性的影响

为研究转速对核主泵空化性能及进口流态的影响,应用理论分析、数值计算和试验研究的方法,对AP1000核主泵进行不同转速下的数值模拟和空化试验,得到3种频率30,40,50 Hz下不同流量(0.7Qd,1.0Qd,1.3Qd)时的空化特性,并对叶轮进口截面静压分布与泵流动性能的影响关系进行分析.结果表明:转速对小流量工况下泵的空化性能影响较大;随着转速的降低,小流量工况下,空化性能曲线趋势变化比大流量工况下明显;在不同转速的额定流量下,转速较大时,模型核主泵在装置临界空化余量(NPSHC)减小时更容易接近临界空化状态;在转速较小时,临界空化余量(NPSHC)较小,且一旦发生空化,其扬程曲线斜率下降也相对平缓;在额定转速下,模型泵在大流量时更容易接近临界空化状态;随着转速和流量的减小,更容易造成模型泵在开始试验阶段进口处产生回流,扰乱进口的流场,从而造成局部空化严重.

动载对管内汽水两相流流阻、空隙率和传热的影响

利用旋转平台对动载作用下单相水和沸腾两相流流动及传热特性进行了实验研究.通过改变旋转速度、入口温度、液体流量等参数,获得了静止和旋转2种状态下的单相水及沸腾两相流实验数据.对旋转状态下的管内两相流型进行可视化拍摄,得到了动载作用下的两相流型图.结果表明,过载方向与流动方向相反时,过载越大,管内压力和流阻越大,液相流量、空隙率和流体得热量越小.可见,动载阻碍流体向前流动,强化了管外散热,削弱了管内流体的相变换热能力.

气举试验基地多相流实验平台建设

针对当今多相管流预测技术所存在的一些局限,以建立一套具有国际先进水平的多相管流实验平台为目标,根据该平台所需解决的问题,设计出相关的实验平台装置,介绍了各个装置在此平台里的作用,并给出了这些装置所达到的技术指标。该平台能进行气水、气油、油水、油气水等多种流体,在0~90°倾角、常温~90℃、常压~3.5MPa、液流量0~500m3/d、液黏度0~1000mPa·s、气流量0~50000m3/d范围内的多相管流动态研究。借助此平台进行多相管流实验,可为油气田开发中的多相管流计算问题提供技术支持。

小长径比垂直管气液两相流动特性分析

实验观察了小长径比垂直上流管内流型及特点,并对管入口处的压力波动特性和系统的压差波动特性进行了试验研究.结果表明:小长径比(L/D)垂直管内流型表现为泡状流、塞状流、乳沫状流、环状流和液束环状流;分别增加管线中的气量、液量,或者同时增加气液流量,均会造成垂直管入口处压力波动的均值和最大压力的增加;压力信号的概率密度(PDF)大部分呈双峰分布,也存在单峰和多峰分布;差压信号的概率密度符合正态分布,其功率谱密度同压力信号相比具有频率波动范围宽、幅值小的特点.

三峡模型水轮机转轮的流态观测及过流通道内水压脉动试验研究

针对三峡机组运行水头变幅大、机组偏离最优工况运行时间长等特点，在开发的三峡模型水轮机组上进行了流态观测与水压脉动试验．本次试验选取了三峡电站运行范围内不同水头、不同负荷下的55个工况，对该选定工进行了如下工，即利用光导内窥镜和闪光测频仅对模型转轮叶片进出口流态进行了不同空化系数下的观测及描绘；对过流通道上布置的8个水压脉动测点，进行了电站装置空化系数下的水压脉动试验；以及在同一工况的不同空化系数下，不同测压点的水压脉动试验；并将电站装置空化系数下转轮叶片进口正背面空化临界线、转轮内叶道涡临界线、转轮出口无涡区临界线绘于模型综合特性曲线上，这在国内尚属首次．