多相流动

摘要： 针对浮法玻璃成形过程,提出了锡槽入口段简化稳态多相模型,并采用Ansys Fluent 2019 R3软件,模拟研究了500 t/d锡槽入口段玻璃液的流动与成形过程,分析了拉引量、玻璃液黏度对唇砖与八字砖区玻璃液流动与液层厚度分布的影响。结果表明,拉引量过小或黏度过低时液层出现不连续,拉引量过大或黏度过高时液层横向厚度均匀性变差,案例锡槽实现浮法玻璃均匀稳定成形的工艺操作范围是拉引量400~550 t/d,黏度400~600 Pa·s。

摘要： 为评价浅海海底天然气管道泄漏事故后果,根据计算流体力学与多相流动理论,针对国外某天然气管道海峡穿越段,建立浅海海底管道泄漏扩散过程的计算模型。将泄漏孔径、泄漏速率、水流速度3个主要影响因素作为条件变量,模拟不同情况下的气液两相运动过程。结果表明,水下气体扩散分为三个阶段,即泄漏口上方形成气团、气团呈蘑菇状上升、气团由大气泡分裂为小气泡;泄漏孔径和泄漏速率对水下气体扩散到水面的时间具有显著影响,泄漏孔径与泄漏速率越大,气体泄漏量越大;气体泄漏量越大,水下气团体积越大,到达水面的时间越短;水流速度显著影响气体的扩散轨迹,水流速度越大,气体运动轨迹与海底的夹角越小,沿海流方向扩散的距离越远。研究结果可为水下天然气管道泄漏事故应急处理提供一定的科学指导。

摘要： 以聚氨酯改性多孔滤料为研究对象,利用Micro-CT与FT-IR对滤料的内部结构与表面官能团进行了研究,得到滤料内部的孔径与喉径的大小以及滤料表面官能团的分布特征。基于滤料实测数据建立多孔滤料实验平台,对多孔介质中油水多相流动进行数值模拟与实验研究,以获得悬浮颗粒和油滴在滤层中的分布规律和滤料特性影响因素。经实验验证,该聚氨酯改性材料处理后的水质符合《国家污水综合排放标准》的要求,针对油田含油污水中悬浮颗粒和油类的有效过滤效率高于80%。

摘要： 气驱是一种重要的提高油藏采收率的方法,然而注入气会沿着油藏中的裂缝发生气窜,影响气驱效果。在裂缝和基质中,对注气过程中油气水三相的运移过程进行力学分析,分别构建了适用于裂缝和基质的油气水三相运移力学模型,推导得到了在裂缝和基质中的油气水三相运移速度和位移表达式。基于所构建的力学模型,分别研究了在裂缝和基质中不同的注入条件、油藏和流体物性对油气水三相的运移规律的影响。研究结果表明裂缝与基质渗透率极差是气窜的主控因素。当裂缝渗透率与基质渗透率存在较大差异时,在裂缝中油气水三相的运移速度明显快于基质,且裂缝与基质中的运移速度的比值,与裂缝与基质的渗透率极差几乎成正比。油气水三相的运移速度随着注气压力梯度的增加而增加,随着油水黏度比的增加而减小。裂缝与基质渗透率极差越大,注气压差越大,油水黏度比越小,越容易发生气窜。

摘要： 天然气水合物由于储量大、污染低等优点,已成为我国非常重要的战略能源,世界各国也加快了天然气水合物的勘探和开发工作.经济高效的开采方法以及相关的灾害控制和环境保护是对天然气水合物进行商业化开采必须要解决好的两个关键问题.目前,注热法和降压法的联合使用被认为是最为有效的天然气水合物开采方法.在降压法和注热法中,天然气水合物开采涉及传热、相变、渗流和变形等物理过程和效应,而传热最慢且相变会消耗大量的热量,无法直接采用常规的单纯依靠渗流原理的油气开采方案来开采天然气水合物.我国南海的天然气水合物主要赋存于粉砂质黏土和粉细砂等类型的沉积物中,胶结性差且埋深较浅.常规的开采方法还不适合我国南海的水合物开采,需要考虑新型的开采方式,这其中提高沉积层中的热传导效率是天然气水合物开采的关键.郑哲敏提出了机械-热联合开采的新概念方法,利用无穷无尽表层海水的热量,基于对流传热的原理和管道输送技术,并兼顾类似采煤挖掘可能导致的深海浅软地层安全问题.天然气水合物机械-热联合开采法是一种新的概念模式,具有开采可控、高效且能有效降低地层安全性风险的优点.本文针对该新方法的能量、装备、经济可行性进行综合评估,阐述了针对核心问题管道含相变气液固多相流动、地层安全方面的研究进展,展望了未来推广应用的空间.

摘要： 海洋资源开发及空间利用等工程实践不断迈向更深和更远的海域,面临深水极端环境载荷和复杂海床地质条件的严峻挑战。《力学与实践》组织出版“深海工程力学”专题,包括2篇邀请综述论文[1-2]和10篇研究论文[3-12]。本专题旨在聚焦深海工程开发中的关键科学与技术难题,刊登我国学者在深水工程结构系统设计与安全保障技术、深海超常环境力学等方面取得的若干研究进展,主要涉及深海矿物资源开采[1]、深水管道及立管多相流动与分离调控[2-4]、管道结构力学响应及优化设计[5-6]、深水工程结构基础系统(包括深水拖曳锚[7]、深水防波堤[8]及海上漂浮式风力机[9])、深海天然气水合物开采[10-11]以及深海陆坡地层稳定性[12]。

摘要： 在油田生产中,井筒内井流物的复杂多相流动和结蜡对油井的油气生产以及下游油气处理设施的运行有着重要的影响.对井流物在井筒中的多相流动及结蜡规律进行研究有助于提高油井的运行效率.对井流物在井筒中的油气水多相流和油井生产中原油在油管中的结蜡使用Ledaflow进行了模拟分析.根据模拟结果深入研究了井流物多相流动特性以及流型分布规律,并对油管运行中的析蜡规律进行了分析研究.

摘要： 目前,水力喷砂射孔压裂应用日益广泛,相关设备在含固相颗粒多相流动环境下部分区域冲蚀作用明显,严重影响后续施工效果.弯曲管件作为地面设备的重要组成部分,相关学者将研究重点放在了液固两相冲蚀磨损机理上,而气(氮气)-液-固三相流动条件下的冲蚀研究较少.基于此,以一定尺寸的弯管为研究对象,采用数值模拟方法分析了弯管内部气-液-固三相共存情况下管壁的冲蚀磨损情况,得到了三相流动条件下内管壁的冲蚀磨损规律.

摘要： 渤海油田油气井存在井筒结蜡导致井筒堵塞、油井产量降低甚至停产等问题,对正常生产影响很大.电加热防蜡工艺的实施关键是必须首先确定出井筒内的流体温度分布.目前常用的温度分布计算方法是基于传热过程和两相流动模型的迭代方法,计算中有关井筒中油管、套管和隔水管等的导热系数均采用材料的常用值,未考虑实际井筒结构和生产工况对传热性质的影响.为此,利用OLGA模拟方法,分析了电加热段长度对井筒内流体温度分布特性的影响规律,建立了基于软件模拟和理论计算相结合的井筒电加热防蜡工艺设计方法.该设计方法不仅考虑了井筒内的气体含量对流体流动的影响,还考虑了井筒油管和套管表面在出现结垢、腐蚀和冲蚀等现象时对径向传热特性的影响,使井筒内温度分布计算结果更加符合实际工况;提出了将井口至海底泥线间的常规油管更换为E级隔热油管的设计方案,使海上W0油田A8H井预投产初期的电加热功率由240 kW降低至90 kW.该方法可为海上油田前期设计阶段中防蜡工艺方案的确定提供技术参考.

摘要： 注气重力驱是碳酸盐岩油藏一种有效的开发方式,但碳酸盐岩油藏裂缝广泛发育,注气过程中油-气-水多相流动规律复杂,力学机制不清,分析裂缝中油-气-水多相流动力学机制尤为重要.首先,考虑注气压差、重力、黏滞阻力和毛管力等各种作用力,构建裂缝油-气-水多相流动力学模型,得到裂缝中流体所受剪切应力与平均流速的关系;其次,推导油-气-水界面运移时间的解析表达式;最后,定量研究裂缝宽度、注气压差、润湿性、毛管力等因素对多相流动的影响,分析裂缝中各作用力的相互制约关系,提出一种可忽略毛管力时的临界裂缝宽度定量判别方法.研究结果表明:裂缝多相流动速度与裂缝宽度呈二次方关系,裂缝越宽,流动速度越大;随着裂缝宽度增大,润湿性对流动速度的影响逐渐变小;当油-气毛管力和油-水毛管力合力与流动方向一致时,毛管力合力越大,流动速度越快;当毛管力合力小于10?10 N,毛管力对流动速度的影响可以忽略不计.所构建的裂缝宽度?受力双对数图版可以有效判定可忽略毛管力时的临界裂缝宽度.

摘要： 海洋深水钻井是深水油气资源开发中的关键环节之一.深水环境及海底地质条件恶劣、井筒复杂情况多、地层安全密度窗口窄,给深水钻井带来越来越多的挑战.在深水钻井过程中,井筒内是气、液、固等多组分多相流动,本文以流体力学理论为基础,对深水钻探过程中井筒内天然气水合物的生成、分解及含酸性气体相态变化的井筒多相流动规律进行了探讨.计算结果表明:随着水深的增加环空内的温度整体上会有所减小,天然气水合物的生成区域也逐渐增加;由于水合物的相变,降低了环空气体体积分数及泥浆池增量,使深水气侵具有"隐蔽性";盐类抑制剂的效果NaCl要优于KC1、CaCl2,醇类抑制剂,乙二醇优于甲醇.当发生高含H2S、CO2等酸性气体气侵时,酸性气体在井底处于会超临界状态,其密度相对较高,本文算例中,约为普通烃类气体的4倍;在井深3000m处H2S及CO2的溶解度约为CH4溶解度的t62倍和11倍;在侵入气体质量相同的条件下,井底附近高含酸性气体的天然气气体体积分数会相对较低,使得气侵具有隐蔽性;当侵入气体上升至井筒上部时,由于温度、压力的降低H2S发生相变,气体瞬间急剧膨胀,使气侵具有突发性;井口回压提升至6MPa即可很好的抑制酸性气体的膨胀.

摘要： 针对含有导流裂缝油藏中多相流动的数值模拟问题,本文采用规则网格划分油藏区域,即裂缝被基质网格覆盖;考虑到压力导数和相饱和度在裂缝两侧不连续,裂缝及其两侧基质之间的流量将分别进行计算,从而更加准确地模拟裂缝与基质的耦合关系;由于含有裂缝的基质网格内部压力及相饱和度等物理量发生间断,该网格上的物理量在数学上的定义存在困难,因此在求解基质控制方程时,舍有裂缝的基质网格将不参与实际计算.计算结果显示本文的模型网格划分方便,计算效率和精度均较高.

摘要： 自然界与工业应用中存在丰富的界面效应与界面现象,尤其是固-液-气三相接触线处的界面流动存在多尺度、多介质、运动界面、流动奇异性等流动特征,蕴含着复杂的流动结构和流动机理.结合Navier-Stokes方程和移动接触线模型进行多相流动数值求解,是目前研究移动接触线流动问题的一个重要手段.报告将介绍多相界面模拟方法、移动接触线模型以及具有动态浸润的流固耦合等研究领域的一些近期进展.此外,利用多相界面流动数值模拟,还发现了一些复杂、有趣的流体界面动力学现象,将就其流动机理进行探讨.

摘要： 在空间特征尺寸变化较大的多相流动问题的模拟中,小尺寸区域要求比大尺寸区域更高的网格精度.针对局部区域的自适应网格加密能够在计算量一定的情况下提高局部网格精度,是量化流动细节的有效手段.根据数字拓扑理论,发展了拓扑导向的加密准则,可针对任意空间构型的薄区域进行动态加密.该技术可快速发现需要进行加密的区域,不需要厚度信息、方程求解或网格修复,且网格加密等级可在相关区域自动平滑分布.通过运行多个基准验证算例,证实了该方法的有效性和鲁棒性.该方法已被应用于雾化及相关问题的直接模拟和多相微流控问题的机理性研究.

摘要： 粒子法完全基于拉格朗日框架求解流体的流动,可以自动追踪界面的运动,因此在多相流模拟方面具有很大的潜力.本文将移动粒子半隐式算法(MPS)扩展至多相流动,通过在两相过渡区域内定义平均的密度和黏度将MPS方法中的粒子相互作用模型扩展成为多相粒子相互作用模型.本文采用连续表面张力模型(CSF)将表面张力转化为体积力,采用光滑颜色函数等高线的曲率来表征界面的曲率.最后,采用气泡在静止液体内的上升运动验证了本文的算法.

摘要： 本文以某热电厂一台200MW四角切圆燃煤锅炉为对象,运用数值模拟的方法研究了BMCR工况以及不同煤粉浓淡比下炉内燃烧及NOx排放的情况,获得了炉内流场,温度场及NOx排放的特性.结果表明,数值计算值与设计值能较好符合;BMCR工况下,炉膛主燃区空气过量系数较大以及双通道浓淡燃烧器高NOx排放特点,是导致炉膛整体NOx排放浓度较高的主要原因;实际运行时煤粉的最佳浓淡比为5:1.低NOx改造建议采用“缩腰”配风与垂直分级燃烧相结合的方式.

摘要： 溃坝水流下的泥沙输移及由此引起的河床变形是泥沙灾害研究的重要内容之一,本文针对此问题建立二维三相(水、沙、空气)的数值模型,结合VOF法模拟了溃坝水流下水的自由表面的变化及河床变形过程.

摘要： 本文针对不同毛细数(Ca)下的一维非稳态岩心驱替过程,结合多孔介质多相流动参数反演软件iTough2,给出了基于数值反演的数据处理方法与算例.在毛细压力曲线已知的情况下,计算出了岩心的相对渗透率曲线,并与JBN方法处理所得的相对渗透率曲线进行了对比.在毛细压力曲线未知的情况下,利用反演方法,同时计算出了毛细压力曲线和相对渗透率曲线,并讨论了同时反演的收敛性与适用范围.

摘要： 多相流管道泄漏检测技术一直是管道安全维护领域的难点重点技术.本文介绍了国内外应用于多相流管道泄漏检测的方法的基本原理和研究应用现状,各类方法进行对比并进行发展趋势展望.多相流管道泄漏检测技术的发展方向是智能化、实时化、高精度和高灵敏度,提供准确的管道泄漏检测和定位,也是管道运输安全顺利运行的前提和要求.

摘要： 多相流管道泄漏检测技术一直是管道安全维护领域的难点重点技术.本文介绍了国内外应用于多相流管道泄漏检测的方法的基本原理和研究应用现状,各类方法进行对比并进行发展趋势展望.多相流管道泄漏检测技术的发展方向是智能化、实时化、高精度和高灵敏度,提供准确的管道泄漏检测和定位,也是管道运输安全顺利运行的前提和要求.

摘要： 各种不同的流量计(10、70、90),各具有至少一个测量流动流体的各种流动参数的NMR传感器(12、72、82)。NMR传感器可以被用于提供梯度磁场,当流体是多相(图10)时它提供不同的速度。流量计也可以被用于直接测量流动速率。流量计还可以被用于确定多相流体的各自流动分量。

摘要： 各种不同的流量计(10、70、110、120),各具有测量含有原油的流体的原油分数和/或速度的ESR传感器(13、73、113、121)。与NMR传感器或其它传感器相结合,能够获得含有气体、油、水或其任何组合的多相流体的一组完整的流动分数、流动速度和流动速率。

摘要： 本发明公开了一种水力压裂裂缝延伸与多相流体流动模拟方法，包括以下步骤：(1)收集工况和输入参数；(2)建立两相流应力平衡方程；(3)建立两相流体流动控制方程；(4)建立两相流相场演化方程；(5)采用有限元数值离散方法和Newton‑Raphson(NR)迭代法建立上述方程组的数值求解迭代格式；(6)将步骤(1)中的参数带入步骤(5)建立的求解迭代格式中模拟不同工况下的水力裂缝延伸轨迹。与现有的水力裂缝延伸模拟方法相比，考虑了压裂过程中压裂液从裂缝中滤失到地层后的两相流体流动特性，为水力压裂裂缝延伸轨迹的预测提供更准确的方法。

摘要： 本申请涉及包括欠解析的多孔结构的物理性质的多相多组分流体流动的计算机模拟。公开了用于进行多孔介质的流体模拟的计算机实现的技术。这些技术涉及检索三维多孔介质的表示，该表示包括对应于该多孔介质的孔隙空间，并且该表示包括多孔介质中欠解析的孔隙结构的至少一部分，定义包括表示中欠解析的孔隙结构的代表性流动模型，并由计算机系统构建与表示中欠解析的孔隙结构中的流体力相对应的流体力曲线。

摘要： 本实用新型提出了一种多相流流动能量传输整流器，包括调压变压器T1、同步变压器T2及三相桥式可控硅整流器T3；三相交流电源经调压变压器T1连接同步变压器T2的初级绕组，同步变压器T2的次级绕组连接三相桥式可控硅整流器T3的交流输入端，三相桥式可控硅整流器T3的直流输出端连接负载。本实用新型通过调压变压器T1及同步变压器T2实现电压粗调，通过三相桥式可控硅整流器T3实现电压细调，直流输出采用“有载调压变压器+可控硅相控”组合调压方式，可输出不同等级电压，实现高功率因数下的宽调压。

摘要： 按照本发明的实施例提供了一种紧凑型振动式流量计(200)，用于测量流动材料压力大于大约10磅每平方英寸(psi)的多相流动材料的流动特性。该紧凑型振动式流量计(200)包括一个或多个流量导管(301)、至少两个拾取传感器(308)以及驱动器(309)。该紧凑型振动式流量计(200)还包括：该一个或多个流量导管(301)中的最大水驱动频率小于大约250赫兹(Hz)，该一个或多个流量导管(301)的长高比(L/H)大于大约2.5。该一个或多个流量导管(301)的高孔比(H/B)小于大约10，并且弓形流量导管几何形状包括在大约120度到大约170度之间的端部弯曲角θ。

摘要： 按照本发明的实施例提供了一种紧凑型振动式流量计(200)，用于测量流动材料压力大于大约10磅每平方英寸(psi)的多相流动材料的流动特性。该紧凑型振动式流量计(200)包括一个或多个流量导管(301)、至少两个拾取传感器(308)以及驱动器(309)。该紧凑型振动式流量计(200)还包括：该一个或多个流量导管(301)中的最大水驱动频率小于大约250赫兹(Hz)，该一个或多个流量导管(301)的长高比(L/H)大于大约2.5。该一个或多个流量导管(301)的高孔比(H/B)小于大约10，并且弓形流量导管几何形状包括在大约120度到大约170度之间的端部弯曲角θ。

摘要： 本发明涉及一种深水多相流动动态腐蚀评价系统及方法，其中，水储罐和油储罐分别通过液相管线与气液腐蚀分离器的第一入口和第二入口连接，气液腐蚀分离器的第一液相出口通过液相管线与液相循环泵连接后接入混合管路；N2和CO2气瓶组通过气相管线依次连接补气缓冲罐和补气压缩机后接入气体换热器的第一入口；补气压缩机并联有第一阀门；气体换热器的第一出口通过气相管线连接电加热器后接入混合管路；混合管路接入多相流混输腐蚀试验段系统的入口，其出口通过混合管线接入气液腐蚀分离器的第三入口；气液腐蚀分离器的气相出口通过气相管线接入气体换热器的第二入口；气相顶部腐蚀试验段系统与气液腐蚀分离器和气体换热器之间的气相管线并联。

摘要： 本发明涉及模拟深水环境测试装置技术领域，提供了一种模拟深水环境的循环式油气水多相流动测试装置，包括储水单元和储油单元；储水单元的出口端和储油单元的出口端同时连接有油水混合单元，油水混合单元的出口端连接有气液混合单元，储水单元和储油单元的入口端同时连接有油气水分相回收单元；气液混合单元的出口端和油气水分相回收单元的入口端之间连接有测试单元；储水单元、储油单元、油水混合单元、气液混合单元、油气水分相回收单元和测试单元均电性连接至控制系统；采用本技术方案既能够实现分相流动模拟循环，同时又能够模拟极端环境下的温度和压力等参数，使实验测试条件与实际现场应用相同，为相关环境下的多相流动机理研究提供依据。

摘要： 本发明提供了一种模拟地层‑井筒多相耦合流动井筒压力分布装置及方法，所述装置包括高压往复泵、空气压缩机、气体流量计、第一液体流量计、第二液体流量计、井口压力传感器、井底压力传感器、供气溢漏测试管路、排出阀和模拟实验管路，其中，模拟实验管路包括同轴设置模拟井筒和模拟钻杆；模拟井筒底部设置有第一、第二地层模拟孔眼和注水孔眼；高压往复泵与注水孔眼连接以泵注液体；空气压缩机通过第二管路与供气溢漏测试管路连接以向地层模拟孔眼泵注气体；井口压力传感器和井底压力传感器分贝设置在模拟井筒上部和底部。本发明具有既可进行钻井液漏失单相井筒‑地层耦合流动实验，也可进行溢漏同存、气侵井筒‑地层耦合多相流动实验等优点。