煤层气储层气-液-固多相渗流规律研究

揭示储层非饱和流阶段煤粉运移产出规律,对煤层气高效排采具有重要现实意义。基于气-液-固三相流模拟装置,通过设定不同煤粉粒径、注入流速、裂缝宽度和煤粉质量分数等条件,开展了煤层气储层非饱和流阶段煤粉产出运移特征试验,并分析了煤粉沉淀量、产出量及煤岩气相与液相渗透率变化特征。研究表明:随着裂缝宽度增加,煤粉产出量呈现出逐渐增大的趋势,沉淀量呈现出先增大后减小的变化特征,在裂缝宽度为0.1 mm时达到最大值;随着煤粉质量分数的增大,产出量表现为先增大后减小(峰值点在0.15‰附近),沉淀量逐渐增大,说明煤粉在储层中运移存在一定的单位体积含量极值,超过极值后,煤粉将大量沉淀并堵塞孔裂隙;合理控制煤层气产水产气速率,能够有效地控制煤粉的产出,煤粉沉淀量和产出量随着注入流速的增长均呈现出先增大后减小的趋势,注入流速为5.0 mL/min时的煤粉沉积量最大,在流速为7.5 mL/min时煤粉产出量相对较高;液相渗透率演化特征呈现出逐渐降低和先稳定后逐渐降低2种变化趋势,气相渗透率演化特征较为复杂;综合注入压力、煤岩渗透率变化、煤粉产出和沉淀特征,可将煤粉在裂缝中运移划分为缓慢沉积、快速沉积和完全堵塞3个阶段。

深层页岩欠平衡钻井气液固三相瞬态流动传热模型研究

井底压力的准确预测和有效控制是深层页岩欠平衡钻井作业的关键,但岩屑及环空流体与周围环境之间的对流换热对传统井底压力计算模型精度的影响较大。为此,建立了瞬态非等温井筒气液固三相流动模型,根据连续性方程和动量守恒方程,计算了流体速度、相体积分数和压力,并求解了不同径向层的能量守恒方程,得到了整个井筒-地层系统的温度分布,并采用迭代法,耦合求解了深度和径向方向上的温度、压力和流体性质;模型计算结果与欠平衡钻井作业的现场数据之间误差小于5.0%,验证了该模型的准确性与可靠性。基于所建立的模型,对比分析了考虑和不考虑岩屑存在及对流换热效应时预测的压力和温度差异,分析了欠平衡压差、机械钻速、地温梯度等因素对井筒压力和温度分布的影响规律。深层页岩欠平衡钻井气液固三相瞬态流动传热模型为控压钻井、欠平衡钻井在深层页岩油气中的高效应用提供了理论支撑。

气液固三相流在机械搅拌充气式浮选机内运动的数值模拟

针对机械搅拌充气式浮选机内部气液固三相流动比较复杂的情况,对有效容积为165 m3的大型机械搅拌充气式浮选机进行研究.采用Mixture多相流模型、k-ε湍流模型和雷诺时均N-S方程,对浮选机内部的气液固三相流流动进行三维湍流数值分析.通过对内流场的数值模拟,分析机械搅拌充气式浮选机内部的流动,得出浮选机内部气液固三相的速度、体积分数、湍流强度和迹线等的分布规律.

复合管道气液固三相流浆体水击压强和水击波速计算

浆体中的含气量对水击压强和波速产生重要的影响。提出了考虑含气量的浆体即气液固三相流浆体水击波速计算公式,分析了考虑气泡的存在对浆体水击波速的影响,对某一复合管道内气液固三相流浆体水击压强进行了计算.

气-液-固三相并流体系的混沌识别

通过重构相空间、Poincare截面、分维、Kolmogorov熵和Lyapunov指数谱等混沌分析方法对气 -液 -固三相并流向上流动系统的压力波动信号进行了定性和定量研究 ,研究表明 :此类系统具有非线性混沌现象 ;计算结果显示 ,系统普遍存在 2～ 3个分维 ,其中低频大尺度波动对应的分维反映全局动力学行为 。

螺旋管内气液固三相流颗粒相分布规律

为了深入认识螺旋管多相流相分离现象,并为新型螺旋管除砂器设计提供指导,本文应用马尔文粒度仪,测量了螺旋管气水砂三相流底部水平段液膜中的颗粒浓度和粒度分布。研究表明:在泡状流和分层流条件下,螺旋管底部水平段可形成稳定的连续液膜流动;在宽广的气速范围内,液膜中的颗粒浓度分布规律均为内弯侧较低、外弯侧较高,说明螺旋管除砂器对于实际生产中流动工况的变化具有良好的适应性;泡状流中提高气速有利于分离;分层流中在中等气速条件下外弯侧颗粒浓度最大,中等气速是相分离的最佳操作工况。

弯管内气液固三相流中液膜区流场的PIV测量

为了深入认识螺旋管内多相流相分离现象,应用粒子图象测速仪(PIV),对组合弯管内气水砂三相流底部水平段和上升段中液膜区的流场进行了测量。研究表明:底部水平段流动主流速度分布比较均匀,颗粒跟随流体运动;二次流十分微弱,颗粒在离心力作用下由内弯侧向外弯侧运动;速度脉动强烈,不利于相分离。上升段中流动受到重力的阻碍,同底部平段相比主流速度降低,离心力作用减弱,颗粒径向时均速度较低;流动的间歇性更强,两相速度脉动更剧烈。

机械搅拌自吸式浮选机气-液-固三相流场的数值研究

为了研究机械搅拌自吸式浮选机内叶轮转速对浮选动力学环境所产生的影响，采用Mixture多相流模型、k -ε湍流模型和雷诺时均方程，对有效容积为20 m3机械搅拌自吸式浮选机内部气-液-固三相流流场进行数值模拟，分析了3种粒度、3种转速所组成的9组模型的三相流体在浮选槽内的速度以及湍流强度的分布规律。数值模拟结果表明：浮选机叶轮转速在147～196 r/min区间时，液面的湍流强度保持稳定，且该范围内浮选机性能较优。试验结果与模拟预测结果比较吻合，验证了所得结论。

垂直套管环隙内气液固三相流动沸腾传热与抗垢性能

垂直套管环隙内气液固三相流动沸腾传热与抗垢性能于志家徐维勤沈自求（大连理工大学化学工程研究所１１６０１２）关键词：流态化；沸腾；传热／抗垢分类号：ＴＱ０２１．３污垢与结疤在换热设备中普遍存在，特别是在蒸发与沸腾装置的加热壁面上更为严重．污垢使传热阻...

多流体碱雾发生器内气液固三相流动的数值模拟

为了研究多流体碱雾发生器内气-液-固三相流动过程,对气相采用标准湍流脉动κ-ε双方程模型,离散相采用随机轨道模型对碱雾发生器内多相流动进行了数值模拟,得出了碱雾发生器内各相的速度矢量场。计算结果表明:在相同的运动初始条件下,不同粒径液滴呈现出不同的空间分布,大液滴由于颗粒驰豫时间大,径向速度衰减慢,比小液滴有更大的扩展角;不同粒径的颗粒均表现出对流体较好的跟随性,由于大颗粒惯性较大,其在中心轴线处比小颗粒浓度高。

气—液—固三相流中压力波动信号的分维估算

应用G -P法计算气—液—固三相流中的分维 ,计算发现 ,不含自点对的相关积分尽管受噪声的干扰 ,但却显露了点对距离ε趋于ε0 时的特性 .若用含自点对的相关积分计算 ,虽然无标度区明显 ,但同时淹没了表征系统重要特征的相关信息 ,不利于正确理解系统的动力学行为 .本文认为 。

基于CCERT与声发射技术的气液固三相流相含率测量

传统的相含率测量方法在测量三相流相含率时只能对某单一相进行检测,针对此问题,基于电容耦合电阻层析成像(CCERT)技术与声发射技术,建立了相含率测量模型,提出了一种三相流各相相含率的非侵入式测量方法。利用偏最小二乘回归法,在静态情况下建立CCERT技术的相含率测量模型,同时在鼓泡床上进行动态实验,采用差压法进行同步测量作为参考值验证模型的有效性,实现了对两相相含率的非接触测量。在此基础上,通过对声发射技术采集到的声音信号进行处理,建立声发射技术的气相相含率预测模型,利用该模型测量出三相体系中的气相相含率,结合CCERT技术测量出三相体系中的不导电相相含率,从而利用非侵入式测量方法得到三相流中的各相相含率。

基于Level Set方法的气-液-固三相流动模型与模拟

采用基于Level Set方法与离散颗粒模型相结合的方法,建立了一个用于描述气液固三相流动的新模型。模型耦合了颗粒与气泡、颗粒与液相以及气泡与液相之间的相互作用。应用该模型对液固悬浮液中的典型现象——气泡的单孔及多孔形成过程以及颗粒夹带现象进行了三维模拟,检验了其可行性。并进一步研究了颗粒的存在对气泡的形成与上升过程的影响以及气泡诱导的液相流动对颗粒行为的影响。研究结果表明,所提出的模型能够真实地预测三相流中气泡与颗粒分散相的特征,为研究多尺度的三相流动提供了一种新途径。

气液固三相流载气蒸发的抗垢性能

分析了化工设备换热面上碳酸钙碱性污垢生成及其影响因素,认为液体在加热壁面上的过热是导致碳酸钙碱性污垢沉积的重要原因,降低料液在加热壁面上的过热度可收到明显的防垢抗垢效果。在蒸发器加热管内引入少量的惰性气体(载气)与流态化固体颗粒,使之形成气液固三相流载气蒸发,可显著强化传热,降低料液在加热壁面上的过热度。以碳酸钙模拟工业硬水的实验结果表明,气液固三相流载气蒸发过程表现出明显的防垢抗垢效果,且具有一定的在线清洗作用。

滚动轴承腔内气液固三相流场数值模拟

为了研究高速轴承内气液固三相流动状态,基于VOF模型和DPM模型,建立三维轴承腔多相流模型,在考虑接触角及石墨烯含量的条件下,分析不同进气速度、转速下轴承腔内液固两相分布状态。结果表明:轴承外圈滚道润滑油膜形成与转速和进气速度有关;不同工况下,进入轴承腔内的石墨烯数量不同,随着转速的提高,石墨烯在轴承腔内沿周向的扩散速度加快,进气速度的提高使得石墨烯沿轴向扩散的速度增加。在转速为9000 r/min时,润滑油易生成较为均匀的润滑油膜。

气液固三相流中压力波动信号与流型

运用统计分析方法 ,对垂直上升管气 液 固三相流不同流型时的压力波动信号特性进行了分析研究 ,提出了基于压力波动特征的三相流流型的客观识别方法 ,得到了不同流型所对应的气速范围。通过实验得到了以下结论 :压力波动的偏斜度先随气速的增加而减小 ,而后又随气速的增加而增加 ;压力波动的平坦度先随气速的增加而减小 ,而后又随气速的增加而增加 ;压力波动的概率密度分布随气速的增加其峰值从右向左移 ,当气速为0m/s时 。

气-液-固三相喷射床流动特性研究

模型实验研究证明带中心导向管的气－液－固三相喷射床操作稳定，床内液固相具有连续稳定的轴向内循环运动，并可由操作参数求得循环流速为该技术运用于湿法冶金等液固相反应具有能耗低、效率高。

气—液—固三相流载气蒸发传热研究

本文在一由垂直设置的紫铜电加热棒与一玻璃套管构成的同心环隙内,对气—液—固三相流载气蒸发传热进行了实验研究.考察了载气进口速度,固体颗粒性质,热负荷等因素对传热的影响.结果表明:引入载气与固体颗粒,对环隙内对流沸腾传热均有显著强化作用,并使物料在加热壁面上的过热度明显下降.本文还分析了其传热强化的机理,并获得了计算传热膜系数的关联式.

气液固三相湍流环境中气泡破裂对SiC颗粒的影响研究

为解决气液固三相磨粒流抛光加工中气泡破裂对Si C颗粒运动的可控性研究等问题,研究了气液固三相流中近壁面微纳米气泡破裂对周围流场和颗粒的影响,采用Fluent软件中多相流体体积模型与可实现k-ε湍流模型,建立了气液固三相颗粒流气泡破裂动力学模型,得到了气泡破裂对壁面和颗粒的作用规律。利用流场中气泡破裂产生的高速射流对周围颗粒的扰动作用,提高了颗粒切削工件表面动能。研究结果表明:气泡初始直径越小或气泡与颗粒之间的距离越小,都使气泡破裂所产生的局部射流对周围颗粒的影响越大;可为流体精密加工、空蚀、气泡可控性研究提供参考。

惰性粒子对气液固三相流化结晶粒度分布的影响

The influence of inert particles on crystal sized distribution (CSD) in gas-liquid-solid three-phase fluidized crystallization process is studied with potassium chloride solution in a conical fluidized bed. The results show that nature of inert particles,volume concentration, size and shape affect crystal size distribution effectively, with the increase density, size and concentration of inert particles, CSD becomes worse. CSD also becomes worse with the increase of gas flow rate, however, when gas flow rate further increases, CSD will become better and then worse again. Increasing density, size,concentration of inert particles will make the effects of enhancing gas flow rate on CSD less effective, meanwhile the gas flow rate corresponding with the turning point of CSD from worse to better will increase. To inhibit the adverse effects of inert particles on CSD, light, small and low concentration particles should be used.