垂直向上流动通道内环状流干涸点的理论研究

本文基于分离流模型,建立了垂直向上流动环形通道内环状流的三流体模型,并对干涸点进行了数值模拟。比较计算结果和实验结果,发现两者符合较好。结果显示:当干涸点发生在内管并且外管热流密度不变时,临界含汽率随曲率和间隙的减小而增大,当干涸点发生在外管且内管热流密度不变时,情况相反;对于固定的间隙,当外管内径大于20 mm时,或间隙小于0.5 mm时,压力和质量流速对临界含汽率的影响非常微弱。

垂直上升管高黏气液环状流流动规律

为了研究高黏气液条件下垂直管环状流动规律,对不同黏度下的流动状态、持液率及压降值进行了实验和数值模拟分析。分析结果表明:液相黏度的增大使液膜厚度增大,气芯液滴数目增多,平均持液率逐渐增大,同时液膜厚度、平均持液率和气芯液滴数目因气体流速的增大而减小;液相黏度的变化对环状流压降有一定影响,总压降和各分压降随着黏度的增大而增大。对Zhang模型的夹带分数和Henstock&Hanratty无因次液膜厚度公式进行修正,建立了新的环状流压降模型,新模型对高黏气液条件下压降持液率的预测效果较为准确,优于其他模型。

U型管对竖直向上环状流液膜分布的影响

针对管道中距离U型管不同位置处的竖直向上环状流轴向液膜分布,基于平面激光诱导荧光(PLIF)技术,设计并搭建了内径为25 mm的气液两相流循环装置,采用高速摄影获取距离U型管不同位置处的液膜荧光图像,并通过数字图像处理技术进行特征提取.结果表明:当距离U型管达到25倍管径时,U型管对液膜发展及分布影响显著降低;将获得的平均液膜厚度数据与液膜厚度经典预测模型进行对比分析,表明在此距离时竖直向上环状流液膜发展及分布稳定.

基于FLUENT的黏稠油垂直上升水环输送数值模拟

海洋稠油资源是未来原油产量增长的重要来源,但相对于陆上油田,海洋稠油集输因涉及低温环境与立管输送而更具挑战性。采用水环举升稠油可以极大地减小输送摩阻,是一种非常有潜力的稠油"冷输"方法。基于油水两相流及计算流体动力学理论,利用FLUENT 6.3.26及GAMBIT2.3.16软件,建立了垂直上升稠油-水中心环状流(CAF)的几何模型与数学模型,评价了模型的有效性,模拟分析了垂直上升CAF的流态及特点,探讨了不同水环生成器环隙宽度及油水流速对垂直上升CAF的影响。结果表明:当油水流速比在一定范围内时,所建模型对垂直上升CAF的模拟结果与实验结果一致性较好;垂直上升CAF在入口端能保持理想的中心环状流,具有光滑的油水界面,但随着油水协同向上流动,油水界面开始波动;水环生成器的环隙宽度对垂直上升CAF的影响较大,环隙过小,水环稳定性较差,流动摩阻较大,而环隙过大则输油量较小;同时兼顾能耗与输油量,在模拟条件下,水环生成器环隙宽度为1.8 mm时输油效率最高。(图7,表1,参13)