管内自由衰减旋流阻力与换热的衰减特性

针对管内自由衰减旋流局部流动、阻力及换热特性理论研究的不足，根据流体力学动量矩定理，从理论上推导了管内自由衰减旋流当地最大切向速度、当地阻力系数以及当地换热努塞尔数沿管长衰减的解析式，理论解与试验结果吻合良好．并且揭示：①旋流初始切向速度比越大、雷诺数越小或管壁粗糙度越大，则管内当地最大切向速度、当地阻力系数以及当地换热努塞尔数的衰减也就越快；②管内自由衰减旋流当地阻力系数的衰减要比当地换热努塞尔数的衰减来得迅速。

水平圆管中螺旋流的形成与衰减

螺旋流输移固粒具有分布较均匀等特点，利用多导叶式起旋器能方便而有效地形成螺旋流；螺旋流中的速度分布接近于正常管流与强制涡流的迭加；螺旋流中的旋流分量易衰减，需用专门设施来维持。

在旋流扶正器作用下环空液体流动规律的实验研究

在油气井固井注水泥顶替技术中,传统的一维轴向流顶替方式不能有效替净环空被顶替液;而使用旋流扶正器不仅提高套管居中度,还能使环空流体改变流速剖面而做螺旋运动,这使轴向驱替的同时增加一周向剪切驱动力,从而有利于将环空窄间隙滞留泥浆和井壁附着虚泥饼驱替干净,提高固井质量。文章对旋流扶正器本身结构、流体性能、施工排量与旋流流场及旋流衰减之间的关系进行了较为全面的研究,对合理使用旋流扶正器具有重要的参考价值。

气液螺旋环状流压降特性研究

考虑旋流衰减的影响,对气液螺旋环状流的压降特性进行研究并推导出了螺旋环状流压降预测模型。定义压降旋-直比系数为气液两相螺旋环状流和气液两相直流的压降之比,以此来表征旋流衰减对压降的影响。基于量纲分析的方法对压降旋-直比系数进行分析,推导出其表达式,压降旋-直比系数依赖于Lockhart-Martinelli参数和气相Froude数变化。最终,得出了气液两相螺旋环状流的压降预测模型。在50 mm内径的水平管内对螺旋环状流的压降特性进行了实验研究,其中气相表观流速变化范围为10~16 m/s,体积含液率(LVF)变化范围为0.6%~4.8%。通过与实验数据进行对比,压降预测模型的相对误差在±15%以内,为工程应用提供了参考。

导流叶片数量及排布方式对涡流工具性能的影响

为了从导流叶片数量及排布方式两方面对涡流工具结构进行改进,采用数值模拟和理论分析相结合的方法,研究了不同导叶数量及排布方式下涡流工具下游流场速度分布、压降动态和旋流强度衰减特性。结果表明:环形排列方式下,涡流工具下游流体平均切向速度随导流叶片数量的增加而增大,流体压力梯度和旋流强度衰减速率随导叶数的增加而减小,连续排列方式则正好相反。12叶片环形排列式涡流工具下游流场压力梯度和旋流强度衰减速率均小于单叶片涡流工具,可尝试将目前常用的涡流工具改进为12叶片环形排列式涡流工具。