泡沫压裂液的两相欧拉颗粒流数值模拟

摘要

本文从两相流的角度出发,将泡沫压裂液的气相处理成气泡相,并建立了两相欧拉颗粒流模型.研究发现,气泡尺寸随剪切速率增加而减小是泡沫压裂液呈剪切稀化流体的重要原因,泡沫压裂液的黏度及非牛顿流体性质主要由气泡相黏度产生.气泡间的摩擦和碰撞是泡沫压裂液黏度急剧上升的主要因素,摩擦产生的黏度在高气相体积份额时占据主要地位.由模拟得到的有效黏度对比实验结果基本吻合,但稍微偏大,这可能是由于实际泡沫压裂液中气泡在剪切场中发生的破碎和变形所引起的.两相之间基本没有相间滑移速度存在.两相的湍流脉动动能随气相体积份额的增加而增加,管壁附近的湍流脉动动能最大.但是该两相流模型不能用于气相体积份额大于65﹪以上的泡沫压裂液.