气井井筒条件下单液滴动力学特征及其携带临界气流速

准确认识气井井筒条件环状流场中单液滴的动力学特征和正确计算液滴携带临界气流速是气井连续携液机理研究的重要内容之一。为深入研究气井井筒高温高压条件下液滴的动力学特征,首先建立了气流场中单液滴动力学特征的数值模型及求解方法,采用流体体积函数法(VOF)模拟液滴表面结构,利用直接数值模拟方法(DNS)模拟液滴周围气流场,开发了单液滴动力学特征数值模拟求解器。以气井压力温度为模拟条件,通过逐渐增加气流速而增加韦伯数,模拟得到了液滴椭球度随韦伯数增加而减小、曳力系数随韦伯数增加而增加的规律,和液滴破碎的临界韦伯数为12的认识;基于数值模拟结果和力平衡原理推导了单液滴携带临界气流速预测新模型,新模型中的综合系数为3.31,与李闽椭球模型的综合系数为2.5比较接近。利用公开文献数据对现有单液滴模型进行的适应性评价表明,在低液量(1 m^(3)/d)气井条件下,井筒液滴稀疏、液滴相互作用弱,新模型和李闽椭球模型具有较高的准确性。

基于图像法的环雾状流液滴参数测量与分析

环雾状流广泛存在于石油化工领域,其内部流场测量具有重要意义。本文结合光学图像法和高速摄影技术对撞针式喷嘴的雾化特性进行了测量分析,以此为基础对基于雾化混合的环雾状流中夹带液滴特性开展了实验研究。利用高速摄影技术对喷雾进行可视化,采用单帧单曝光法对液滴尺寸和速度信息进行提取。研究发现,液滴速度随轴向距离增大呈衰减趋势,且相同轴向距离(约在径向位置10mm处)条件下,速度达到峰值;液滴索泰尔平均直径(SMD)随喷嘴孔径d_(0)的增大而增大,并与液相质量流量ml和喷嘴上下游压差Δp均呈负相关;另外,在环雾状流环境中,相同气压条件下液滴SMD随气相体积流量Q_(g)增大而减小,而相同气相体积流量条件下SMD随气压p_(g)增大而增大。基于实验测量结果,以气相韦伯数We_(g)和液相雷诺数Re_(l)为主影响参数,引入相间滑移和压力系数建立了基于量纲分析的环雾状流液滴SMD预测模型,平均绝对百分比误差MAPE为11.4672%。

连铸二冷区内混式气水雾化喷嘴的发展

高速连铸中二冷区冷却强度大,对传热均匀性要求更高,与内混式气水雾化喷嘴的高速液滴形成和迁移行为等密切相关。如能提高喷嘴的冷却均匀性和冷却强度,则可提升高速连铸的铸坯质量。基于前人研究,总结了雾化液滴与高温铸坯表面之间的传热机理以及内混式气水雾化喷嘴雾化效果的影响因素,并提出下一步的研究方向。