给水管网水力模型校正的一种新方法

介绍了管网水力模型校正的一种新方法,即利用管网水力平差中间过程得到的节点水压关于节点流量的灵敏度矩阵,设计适当的目标函数,以及相应的约束条件,用最优化算法得到节点流量的调整值,从而以较高的效率实现对给水管网水力模型的校正。     

等温气体管道压降计算的新公式(Ⅱ)

程惠亭-郝文斌之前给出的可压缩气体管道压降公式(简称A式)为显式,可以从管道起点参数出发计算压降,但如果已知管道终点参数去计算压降,就需要迭代求解,失去了显式公式的便捷性。为了能够从管道终点参数出发方便地计算管道压降,文中推导出了程惠亭-郝文斌计算可压缩气体压降的第二显式公式(简称B式)。采用与其A式推导时相同的条件,在建立微分方程时,不再使用先前的压力p沿管长l的函数关系,微分方程变得更简洁、求解过程更简单。所得B式和传统的等温公式相比,无需迭代求解且和A式有相同的精度。同时,所列举的实际计算例子表明:压降较大时,B式计算结果和韦默思公式、潘汉德公式计算结果非常接近,而与传统等温公式计算结果差异较大。     

基于正交试验的输油管道压降敏感性分析

多相混输管道的压降计算是油气集输管道设计和生产运行方案制定的基础。明确影响管道压降的主要因素及其敏感性,对管道设计及运行方案的优化具有重要意义。根据塔河油田集输管网实际运行情况,以沿程百米压降为目标函数,分析了原油黏度、管道管径、液相含水率及管道入口温度(管道入口处油气水混合物温度)对混输压降影响程度。选择Beggs-Brill压降模型,并用实测数据拟合当量表观黏度,对模型进行修正,利用修正后的模型进行正交试验计算。通过对正交试验结果的极差分析,可知各因素的影响程度为:管道入口温度管道内径液相含水率原油黏度。可为输油管线结构设计和运行方案提供参考。     

用于细颗粒分离的水力旋流器的压力特性研究

对用于细颗粒分离的水力旋流器的压力特性 (压力降及压降比 )与流量、分流比、旋数、溢流口和底流口直径及气液比等主要参数之间的关系进行了深入的研究与分析。研究发现 ,水力旋流器内部压力降分别随流量、分流比、旋数及气液比的提高而加大 ,压降比则分别随流量、分流比、旋数的提高而降低。随着溢流口直径的加大 ,水力旋流器的溢流压力降减小 ,而压降比也随之降低 ;随着底流口直径的加大 ,底流压力降减小 ,压降比随之升高。分析可知 ,减少旋流器能耗的有效方法是降低旋数 ,或者减少混合介质中的气液比     

水力喷射空气旋流器中射流雾化过程模拟及其机理

水力喷射空气旋流器(WSA)是一种新型高效的气液传质反应设备。采用雷诺应力模型和VOF两相流模型较好地模拟了WSA的气相压降特性、液相回流比和射流雾化过程,并讨论分析了雾化过程的机理。模拟和实验研究表明,WSA的气相压降随着进口气速的增加先后出现低压降区、压降突跳区、压降过渡区和高压降区4个特征区域,并给出了不同压降区域之间转折点气速的计算方法。射流在这4个压降区域里,分别表现为稳态射流、变形与袋式破碎、袋式破碎与剪切雾化和剪切雾化与离心分离等流态。射流在压降过渡区与高压降区的转折点左右实现充分雾化并达到最大相间传质面积。研究结果为建立基于WSA压降特性的射流雾化与流场调控方法提供了理论依据。     

高海拔地区水力旋流器旋液分离过程CFD模拟与结构优化

针对氯化钾冷结晶器溢流液分离问题，提出使用水力旋流器进行固液分离。采用CFD数值模拟方法对水力旋流器的分离过程进行计算，研究在高海拔地区下水力旋流器筒径、溢流口直径、入口流速、锥角等因素对其流动特性和分离性能的影响。结果表明：筒径Dc=200 mm时分离效果最好；溢流口直径d0的增大会使分离效率与压降减小；增大入口流速会使分离效率先上升再下降，且压降随入口流速增大而增大；锥角α减小，水力旋流器分离效率增加并且压降减小，海拔高度的改变基本不改变水力旋流器的分离效率与压降。经分析可知：当Dc=200 mm、d0=56 mm、α=10°、入口流速为9 m/s时，粒径在20μm以上的颗粒分离效率可以达到80%以上，此时压降为0.26 MPa，整体性能最好。     

供水泵站变频与工频水泵的优化配置

水泵运行电费占供水系统运行管理费用的很大比例,因此研究降低水泵能耗具有重要意义。从供水泵站节能运行出发,提出了水泵优化配置的节能方式,选用恒压变频供水方式。首先修正了常用供水管网水力分析软件(EPANET)中变频泵效率计算方法,通过调用供水管网水力分析软件核心计算函数及遗传算法,模拟实际供水中保持泵站出口压力恒定的运行工况。基于该模拟方法,模拟计算了5种水泵搭配方案,在不同设计流量下计算泵站全天的耗电量,对比总结了不同方案之间的优缺点。结果表明,通过丁频与变频水泵的合理搭配,节能效果较好。     

水平管中油气水三相流动研究进展

对国内外油气水三相管流中的关键问题,如流型划分、油水反相以及水力计算(包括持液率和压降)等的研究成果进行综合评述,同时指出了研究中的问题所在和今后的研究方向。     

油田环状注水管网水力仿真计算综述

经过长时间的发展,我国油田不断深化开采,许多油田油井已进入大规模注水的发展阶段,大规模注水也带来了更高的能耗,这种发展条件下,对注水管网初期布局设计的合理性和水力计算的可靠性的要求也就越来越高。简要介绍了油田环状注水管网的仿真计算方法,针对各计算方法分别列出了详细的计算步骤,并分析了其适应条件及各自优缺点。     

压裂后压降曲线试井分析方法及应用

水力压裂作为有效的增产措施,压裂诊断评估技术随之也受到重视。本文在Nolte推导的压降方程基础上,利用视函数分析法对裂缝闭合后资料进行分析,形成线性流与径向流视函数曲线图,可计算得到渗透率、地层系数、表皮系数等相关的地层参数,以及人工裂缝的几何尺寸,从而为地层压裂施工参数的设计提供依据。     

分离过程非稳态五对角矩阵算法

本文以分离过程中组分物料衡算的非稳态方程作为基本方程,将各组分的分子分数x_(ji)按Taylor公式展开到三阶,其三阶导数项用二阶导数的差分近似表达。将x_(ji)分别在x_(ji)和x_(ji)~t+1处进行所谓向“前”和向“后”展开。展开式中舍去的误差项方向相反,将两个展开式加以系数相加,并给出了系数的取值范围。只要适当选取此系数,这种计算具有三阶精度。将该方法同新松弛法和修正松弛法对八组强极性物系进行比较计算,都取得优于新松弛法和修正松弛法的结果。     

煤层气分支井开采的数学模型及数值求解

本文新型构建了一种采用分支井进行煤层气开采的数学模型,此项模型系统考虑了渗透率、孔隙度等形成的压力敏感性影响以及井筒加速降压和摩擦压降等产生的影响,并分差离散数学模型,构建了数值模型,通过运用预处理共轭梯度法、循环迭代方法对井筒压力方程组、地层压力进行求解,然后编写出相应的模拟程序,经计算,对渗透率、等温吸附常数、吸附时间等参数信息产生的分支井产量影响进行了探讨分析。     

等温CMSMPR结晶器定态及瞬态特性分析(Ⅱ)分岔行为及瞬态特性

应用非线性方程组的延拓解法 ,对同时发生初级成核和二次成核的等温连续混合悬浮混合排料(CMSMPR)结晶器的定态方程组进行了求解 ,考察了结晶过程的定态在不同参数区域之间的分岔行为 ,确定了各参数区域内结晶过程的定态数目 ,并应用Routh -Hurwitz准则对各定态的稳定性进行了分析 .采用四阶Runge -Kutta法求解CMSMPR结晶器的动态方程组 ,分析了在多定态区域以及持续振荡区域中结晶过程的瞬态特性     

基于ArcGIS的供水水压插值法比较分析

文中介绍城市供水管网是非常复杂的多维度非线性系统,而实时压力监测又是目前最主要的供水调度参照。随着GIS在供水领域的普及,将实时数据和空间数据结合应用正逐渐成为一种趋势。该文研究了ArcGIS空间领域中几种常见的插值算法:反距离权重法、自然邻点法、样条函数法、克里金法,在生成供水水压面的过程中对四种插值算法进行了比较。在实时监测点达到一定数量时,利用管网水压和地理空间建立低维度模型,避免了水力模型迭代计算时的长耗时,对供水调度监测部门在发生供水管网事故时快速确定压力突变区域有着十分重要的意义。     

紫外线消毒器水力特性的研究

采用示踪实验研究紫外线消毒器的水力特性.结果表明,进出口方向和相对位置对反应器的水力特性没有显著影响,随着雷诺数的增大,反应器的水力特性参数逐渐接近于推流条件.同时利用计算流体力学(CFD)技术模拟紫外线消毒器的流场,计算水流的累积停留时间分布F(t)并与示踪试验的结果相比较,发现CFD模拟能够较好地反映紫外线消毒器的水力条件,二者f(t)的差别主要是由于示踪试验中的实际条件偏离理想条件所致;随着雷诺数的增加,反应器内各部分水流F(t)的差别逐渐缩小.     

圆管平板-波纹翅片管换热器空气侧流动换热特性的数值模拟

应用软件Fluent对冷凝器常用的平片和波纹翅片管换热器空气侧流动与换热过程进行三维数值模拟.采用求解压力耦合方程组的半隐式方法(SIMPLE)进行迭代计算求解,对平板翅片,均匀波纹翅片和前平板-后波纹翅片三种模型,对进口流速在0.5-5m/s(雷诺数范围140.5～1405)时分别进行了计算,获得所需截面上的场分布图,给出了换热量、压降、单位压降换热量和单位泵功换热量随空气流速变化关系曲线以及拟合努塞尔数、阻力系数和雷诺数之间的对数关系曲线.根据各参数等值线分布图,拟合曲线图,对三种翅片进行对比分析,得到各翅片的流动和换热规律.总之,波纹翅片的传热性能远高于平板翅片,但相应的阻力损失也较大;均匀波纹翅片努塞尔数最大,换热效果最好.     

红外光谱结合化学计量学鉴别西红花的产地

西红花不仅是在世界范围内广泛使用的传统香料，也是一味著名的中草药，其品质与产地密切相关。迫切需要寻找一种能快速对西红花进行产地判别的方法。基于不同产地西红花样品近、中红外光谱数据特征，采用Savitzky-Golay平滑(SG平滑)、多元散射校正、标准正态变量变换、一阶导数和二阶导数等预处理算法对光谱数据进行降噪处理，可以减小试验样本、测定环境以及仪器噪音对光谱数据的影响。结合偏最小二乘判别分析(Partial least square-discriminant analysis, PLS-DA)、决策树(Decision tree, DT)和支持向量机(Support vector machine, SVM)方法分别建立近红外光谱、中红外光谱、近中红外融合光谱分类模型，并采用移动窗口偏最小二乘法(Moving window partial least square method, MWPLS)提取光谱特征区间可以提升建模速度和分类精度。基于预测结果的准确率、混淆矩阵(Confusion matrix)和ROC曲线下面积(Area under curve, AUC)以选择最优分类模型。...     

FORTRAN77在低压枝状管网水力计算中的应用

按照《城镇燃气设计规范》(GB50028-2006)中高压、次高压、中压和低压的水力计算公式,运用FORTRAN77语言,进行了编写程序。此程序可用于城市配气管网的水力计算,运行结果快捷准确,相比手动计算减少了大量数据的处理过程。还可以了解各个节点压力及节点间的压损,通过最远节点的压力判断出是否满足燃气灶具的进气压力要求。以实际工程为背景,详细的介绍了枝状管网的水利计算。     

基于段塞流的通用气液两相流模型的建立与验证

气液两相混输流动中,由于段塞流与其他流型均有联系,从段塞流出发建立模型可以使不同流型下的计算模型得到统一。基于段塞流建立气液两相流动量方程和连续性方程,完善模型对气泡和液滴夹带的处理。建立模型的闭合关系式,对关键参数(壁面及气液相间水力摩阻系数、液塞平移速度、平均液塞长度)的计算闭合关系式进行优选,得到适用于模型的闭合关系式,同时,对液滴和气泡的夹带给出夹带条件及相关参数计算式,最终建立基于段塞流的通用气液两相流模型。使用3组不同来源的实验数据验证了模型计算压降和持液率的准确性,实验数据分别来自中国石油大学(华东)、大庆油田实验基地的气液两相流实验以及国外研究人员的实验研究,包含各个气液流型。模型具有较高的计算精度,优于未经关系式完善和优化的原始模型,大部分压降及持液率参数的计算误差在±15%以内。     

化工流程模拟系统物料平衡计算方法——图论在系统工程中的应用

本文将拓扑学的一个分枝——图的理论用于化工系统工程中,提出了一种新的化工流程模拟系统物料平衡的计算方法。比起传统的串联法(sequential approach)和联立解法(simultaneous approach),它既不需要使用迭代技术,也不需要使用稀疏矩阵技术,在计算机上实施时,计算时间短,占有的存储容量少。