垂直上升管内油气水三相流数值模拟方法研究

利用计算流体动力学软件FLU-ENT对内径20mm垂直上升管内油气水三相流进行了数值模拟。按油水界面特征和气液界面特征将油气水三相流划分为4种流型,给出了相应的流型结构图,并得出4种典型流量下油气水三相流的流型图;计算了管道内径向含气率的分布。计算结果表明,在水基分散流型下,径向含气率最大值基本出现在管道中心位置附近,从而为油气水三相流流动参数的准确测量提供了理论依据。

垂直上升管中油水两相流流型表征

在含水率 5 1%～ 91%、油水两相流总流量 10～ 6 0m3·d-1范围内 ,对垂直上升油水两相流流动工况的电导波动信号进行了分形及混沌时间序列分析 .当含水率为 6 0 .5 %～ 91%时 ,所提取的分形维数及吸引子相关维分别在 1.0 0 6～ 1.6 31及 4.30～ 6 .77之间 ;当含水率为 5 1%或 5 1.5 %时 ,所提取的分形维数及吸引子相关维分别在 1.17～ 1.75 8及 5 .46～ 7.0 5之间 ,且分形维数及混沌吸引子相关维数随总流量呈不规则突变 ,并与复杂功率谱特征及流型图上的过渡流型相对应 ,表明了分形维数及混沌吸引子相关维数对油水两相流流型变化具有敏感的“指示器”

垂直上升管中采用光纤探针测量截面含气率的实验研究

采用快速关闭阀门法和光纤探针法对垂直上升管中截面含气率的测量进行了试验研究。在常温常压下,对不同管径和不同流量下的垂直上升管中的油气两相流,建立了平均截面含气率α和管道中心局部含气率cα之间的函数关系式;参考Bankoff变密度模型建立了指数分布模型;最后对局部含气率rα沿管径分布进行了研究。结果表明:在试验工况下,rα沿径向逐步减小,局部含气率的最大值出现在管道中心。

垂直上升管内气液两相流流型鉴别研究

本文以低压空气一水作介质，进行了垂直上升管内气液两相流流型鉴别的实验研究；采用沿垂直管局部轴向压差信号及压差信号的统计分析并借助高速闪光观测仪进行可视化观察鉴别流型。实验结果发现，利用压差的时域信号和信号的功率谱密度函数（ＰＳＤ），可以客观地判别垂直上升管内泡状、弹状和环状三种主要流型。

垂直上升弹状流中Taylor气泡上升流速的研究

用势流理论研究了Ｔａｙｌｏｒ气泡在垂直管内的上升速度．给出了液体速度分布对气泡上升速度的影响，导出了气泡头部形状方程；提出了液体流动为层流和紊流时气泡上升速度的表达式，研究结果与实验数据进行比较，符合较好．

垂直上升管气-液两相流截面含气率的理论模型

本文提出了二维二速度气 液两相流含气率模型,模型考虑了两相间的滑移及含气率和流速沿流通截面的分布,对绝热流动情况下推导出了截面含气率与容积含气率之间的关系式,模型计算结果与实验结果符合较好。

垂直上升管内多光纤传感器持气率估计算法研究

提出一种基于油井井下新型多光纤传感器数据融合估计的油气水三相流持气率测量方案。传感器工作于内径为20 mm垂直上升管内。利用多传感器数据融合技术,对采集的原始数据进行预处理,然后基于时间融合的自适应加权对各单光纤传感器进行局部估计,最后基于时间-空间融合的加权平均及递推估计对多光纤传感器进行全局估计,从而提高系统的测量精度和准确性。实验研究表明,该方法使系统测量平均截面持气率误差小于1.0%,降低了系统误差,提高了系统准确性,可为油气田开发动态监测过程提供真实、有效的结果。

渭河流域三次暴雨过程水汽和上升运动的垂直结构比较

利用常规高空观测资料和NCEP/NCAR 6 h再分析资料等,着重从水汽和上升运动的垂直结构上对发生在渭河流域的三次致灾暴雨过程进行了比较分析。结果表明:三次暴雨过程具有相似的水汽通量散度场垂直结构,即低层辐合、中层或高层辐散,但低层辐合远大于其上层辐散,低层强水汽通量辐合不仅为暴雨区提供了充沛水汽,也导致并促使水汽在垂直方向上从低层向高层输送,从而增强大气垂直上升运动发展;600 hPa(或400 hPa)水汽辐合或辐散突然增强,预示降水强度将增大,其突然减弱,则标志着强降水趋于结束;三次暴雨过程中,强降水主要出现在整层上升运动形成前后和450 hPa附近垂直上升运动增强最快时段内。

垂直上升管内气液两相泡状流的存在条件

文章对垂直上升管内气液两相泡状流的存在条件进行了研究。对重力自循环的流动机理进行了理论分析,指出了泡状流的流型转变机理,并分别从Hewitt-Roberts流型图、Taitel泡状流与弹状流的判别式、泡状流存在的最小管径Barnea模型3个不同角度分析并验证了某空间模拟器的液氮制冷系统结构的合理性。

垂直上升管内油气水三相流动摩擦阻力压降特性的研究

对垂直上升管内油气水三相流动摩擦阻力压降特性进行系统的理论研究,建立了泡状流、间歇流和环状流摩擦压力降的理论模型,并以35号润滑油,空气和自来水为实验介质,对垂直上升管内油气水三相流动各流型的摩擦阻力压降进行实验测量,最后实验结果与理论计算结果相吻合。同时在实验中得出了垂直上升管内三相流摩擦压力降在不同含水率和不同折算液速下随折算气速变化的关系曲线。

垂直上升加热管道内超临界二氧化碳流动不稳定性研究

超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿循环发电技术被认为是最具前景的发电技术之一。在S-CO2发电系统启动/停机或者较低负荷的条件下,主压缩机送出的S-CO2在不能够充分回热的条件下直接进入S-CO2锅炉,会使S-CO2锅炉气冷壁内的大量S-CO2工作在拟临界温度点附近,致使S-CO2流动不稳定性成为S-CO2锅炉必须考虑的问题。本文以S-CO2锅炉气冷壁最为常见的布置结构(即垂直上升加热管)为研究背景,首先构建了S-CO2流动不稳定性的计算模型,随后进行了大量的数值计算,研究了典型工况下的S-CO2流动不稳定性特点,获取了主要边界参数对界限热流密度的影响规律。结果显示:随着入口压力或者质量流量的增大,界限热流密度显著提升,管内流动稳定性有明显提高;随着入口温度的提高,界限热流密度先降低再升高;对于不同的工况,存在1个临界入口温度,在该入口温度下,界限热流密度最低,管内流动稳定性最差。

垂直上升内螺纹管中高压汽-水两相流截面含汽率的测量

利用四头内螺纹管构建了水平绝热管和垂直绝热管组合元件，在压力为11．3、14．2、2l_5MPa，质量流速为250～1200kg／（m^2·s），热负荷为50～300kw／m。的范围内，采用压差替代法对内螺纹管内垂直上升流动的高温、高压汽一水两相流进行了截面含汽率的测量，并分析了系统参数对截面含汽率的影响。与经典公式的计算结果对比发现，Zivi模型和我国电站锅炉水动力计算标准与试验数据相差较小，其中Zivi模型与文中试验数据误差小于15％。基于试验数据，分压力拟合了体积含汽率经验公式，与试验值相比绝大部分点的相对误差小于15％，在高千度区相对误差小于10％。研究结果表明，基于压差替代法，采用所提模型可以对垂直内螺纹管内高温、高压汽一水两相流体参数进行有效测量。

垂直上升管内气水两相流动截面含气率的测量

采用水平－上升管组合法测量垂直上升管内气水两相流动在泡状流和弹状流情况下的截面含气率，同时应用理论模型对结果进行预测，预测值与测量结果吻合良好，从而证实此方法在工程应用中是一种简单、准确、可行的测量方法。

基于运动波理论辨识垂直上升管中油水两相流流型

基于运动波理论建立了垂直上升管中油水两相流运动波传播特性方程 ,在计算油水两相流运动波传播速度特性曲线的基础上 ,分析了运动波传播速度不稳定性与流型转化的对应关系 ,确定了油水两相流过渡流型存在于持水率大于 0 .2 0并小于 0 .60的区间 ,由此建立了油水两相流流型向水包油及油包水流型转化的边界方程 ,并提出了辨识垂直上升管中油水两相流流型的新准则 .应用该准则辨识了Govier等人观察到的油水两相流流型 。

垂直上升管内气液两相流数值模拟研究

文章给出了KFTA液氮制冷系统中垂直上升管内气液两相流的数学模型方程,利用控制容积法进行了网格划分、方程的离散,最后给出了基于Simple算法的计算流程图。

垂直上升管内气水两相流动截面含气率的测量

用水平－上升管组合法测量垂直上升管内气水两相流动在泡状流和弹状流情况下截面含气率的值，应用理论模型对实验结果进行了预测，预测值与实验结果吻合良好。证实了此方法在工程应用中是一种简单、准确、可行的测量方法。

垂直上升管内油-气-水三相弹状流压力降的研究

给出一种垂直上升油－气－水三相弹状流压力降的计算模型。该模型考虑弹状流中Ｔａｙｌｏｒ气泡周围下降液膜的变化历程。通过油－气－水弹状流的实验研究发现，该模型的数值模拟结果与低压工况下的实验值符合得较好。本模型是计算垂直油－气－水三相弹状流中液相的连续相为水相时的压力降的有效方法。

用差压法测定Taylor泡在垂直环形管内静止液柱里的上升速度

弹状流是管内气液两相流中的常见流型。在垂直及倾斜管中 ,为了精确预测弹状流的含气率及压降 ,必须知道大泡即所谓Taylor泡在静止液体内的上升速度。采用差压的方法对Taylor泡在垂直同心环形管内的上升速度进行了实验测定 ,并将实验值与几种关系式的计算值进行了比较 ;对环形管的内管旋转对Taylor泡上升速度的影响进行了实验研究及一定的理论分析 。

冷库制冷系统垂直上升回汽管液塞形成及消除

基于垂直上升立管汽液两相流型理论和冷负荷与压力(蒸发压力PZ、立管排液压力Pin)关系曲线两个角度,推理了制冷系统垂直上升回汽管内液塞形成过程,用于具体案例的液塞判断,并通过运行操作实践来消除液塞,由此验证推理和判断的合理性和适应性。分析了生产中加大压缩机载荷和热汽加压排液等措施的弊端,提出一种双罐轮流消除液塞的制冷工艺优化方案,可为液泵供液制冷系统工艺设计和运行管理提供指导。

垂直及倾斜环形管内上升气液泡状流存在条件

对垂直环形管内上升气液两相泡状流存在条件进行了研究 .根据Taitel的气泡结合及积聚理论及小气泡群的实际上升速度 ,将小气泡和Taylor气泡上升速度与截面含气率进行关联 ,并采用Das的预测垂直环形管内Taylor气泡上升速度的关系式 ,获得了一种改进的泡状流区存在模型 .通过该实验数据及其他研究者实验数据的比较 ,表明该改进模型比Caetano模型更加符合实际 .通过上述类似方法 ,笔者还给出了倾斜环形管内泡状流的存在模型 .