超疏水表面流场特性及减阻规律的数值仿真研究

在建立超疏水表面流场数值仿真模型的基础上,对具有微观形貌的超疏水表面在湍流状态下的流场特性和减阻规律进行了仿真研究。仿真结果显示,超疏水表面气液界面处产生了显著的滑移流动,微观形貌附近出现了成对的流向涡。这些因素共同抑制了湍流脉动,降低了各向雷诺应力,减少了流动能量损失,从而使超疏水表面产生减阻效果;超疏水表面减阻量随自由剪切面积比的增大而增大,随形貌周期的增大而增大,且减阻效果与滑移之间存在定性的关系,滑移越大,减阻效果越好。

PAM水溶液减阻规律的研究

运用混合长度理论和 Maxwell体模型,从理论上推导出了Maxwell 体在紊流流动过程中的速度分布和摩擦阻力系数。研究表明,流体的粘弹性能引起流动阻力减小和转捩的延迟。用激光多普勒测速计(LDA)测试了聚丙烯酰胺(PAM)水溶液的紊流及减阻特性,实验结果和理论验证较吻合。

煤矿井下定向深孔复合钻进减阻规律研究

复合钻进对于提高综合钻进效率、提高系统钻进能力、改善孔内环境以及实现钻孔轨迹精确控制均有积极意义;尤其是对于定向深孔,复合钻进能够起到很好的减阻作用。分析了复合钻进时钻柱运动状态,提出了转滑比概念;运用动力学有限元分析方法研究了转速、给进速度对摩阻的影响,得出了转滑比与减阻效率的影响关系。通过现场试验验证了模拟分析结果,并总结出了适用于硬岩定向钻进的复合减阻钻进工艺。

牛顿流体紊流—层流的分层流动规律

通过分析掺入少量高粘流体形成分层紊流—层流的流动状态,抛弃传统的水力学研究方法,应用流体力学原理、高级程序设计语言和先进的数值计算技术研究了掺入少量高粘流体分层紊流—层流减阻规律,为实现管道混相输送时高效减阻和经济节约的设计提供理论依据。