坡体充气过程中气水两相流数值模拟

依据多相渗流和非饱和土理论,提出在潜在滑坡区后缘进行充气形成非饱和区,截排斜坡后缘来水向潜在滑坡区入渗,以降低潜在滑坡区的地下水位,提高边坡稳定性。采用长边坡二维有限元数值模拟方法,研究充气过程中坡体非饱和区气–水两相流运动特征和地下水位变化规律,为充气截排水技术运用于实际工程提供理论指导。通过分析充气点下游边坡地下水位的变化规律,论证充气截排水方法具有可行性;基于充气过程中非饱和区的扩展过程分析,将充气截排水分为3个阶段,即充气点附近非饱和区形成与扩展阶段、充气形成的非饱和区局部越过地下水位线的不稳定两相流阶段和充气形成的非饱和区基本稳定的截排水工作阶段;发现了充气过程中非饱和区孔隙气压力、孔隙气流速度、孔隙水渗流速度和体积含水量会随时间发生波动性变化,且四者的变化具有良好的相关性,当孔隙气压力随时间增大时,孔隙气体流速也随时间增大,孔隙水渗流速度和体积含水量则随时间减小,反之亦然,此规律的形成主要是气-水的流动性差异和相互驱动作用的结果。     

微流量控制钻井中两相许用钻杆下行速度研究

针对微流量控制钻井中气液两相许用钻杆下行速度问题,考虑气体滑脱、相与环空壁面阻力、回压及井底压差,开展了对不同井深的气液两相许用钻杆下行速度半经验模型的研究,获得了气液两相许用钻杆下行速度的变化规律。当钻杆在气液两相中下行运动时,回压的增大使井筒空隙率减小、气液两相密度增大,加载在井底的有效压力增大,从而使许用钻杆下行速度减小;当井底气侵量增大,此时井底压力小于地层压力,许用钻杆下行速度增大,可借助增大的激动压力消除一部分井底与地层欠压差;当井底安全压差减小,许用钻杆下行速度呈减小趋势。控压钻井中精确计算钻杆许用下行速度,可增大钻井时效。     

压缩空气泡沫传输阻力损失研究

通过开展压缩空气泡沫管网输送实验,研究泡沫流量、气液比、泡沫种类对输送管路压力变化的影响规律及摩擦阻力损失。实验结果表明,压力及压力损失随泡沫流量的增大而增大;压力随气液比增大而减小,不同流量下,压力损失随气液比的变化趋势有所不同;1%A类泡沫输送管道摩阻损失较3%AFFF大。研究可为压缩空气泡沫管网输送理论计算提供实验支撑。     

冷却塔布液方式对冷却水系统能耗的影响研究

本文针对冷却塔的压力布液和重力布液两种布液方式开展对比研究,建立了冷却水系统的数学模型并结合实际运行数据进行验证,模拟对比研究了两种不同布液方式下,冷却水管道长度与流量对系统能耗的影响规律。结果表明:在相同冷却水流量下,重力布液相对压力布液的节能率随冷却水管道长度增大而减小。在相同冷却水管道长度下,重力布液相对压力布液的节能率随冷却水流量增大而增大。当冷却水管道长度为65m、冷却水流量为585 m3·h-1时,冷却水系统采用重力布液可比压力布液节省15.04%的能耗。     

液控调节阀空化与冲蚀仿真模拟与分析

基于液控调节阀的结构特性和流体物性参数,以开度40%为例建立数学模型,并采用Mixture模型和DPM(Discrete Phase Model)模型,对液控调节阀的空化和冲蚀现象进行数值模拟并分析。研究结果表明:当入口压力由4.5 MPa提高到5.5MPa时,阀芯与阀座之间的窄通道内流速变化剧烈,阀芯顶部抛物线段压力下降的区域增大,形成对称小椭圆形空化区域并脱离整个空化区域;当入口颗粒质量浓度一定时,阀芯顶部抛物线段磨损率分布趋势为:随颗粒直径的增大,磨损率先减小、后增大,然后再减小;当入口颗粒直径不变时,磨损率随入口颗粒质量浓度的增大而增大。     

饱和蒸汽管道最小安全流量的分析与计算

利用伯克流型图及伯克参数模型分析饱和蒸汽管道的气液两相流流动状态,判断两相流流型,指出随着蒸汽流量的减小,气液两相流开始呈柱状流时蒸汽管道即可能发生汽水冲击,此时的蒸汽流量即为最小安全流量。通过饱和蒸汽管道算例在模型中的理论演算,发现伯克参数随蒸汽流量变化的分布规律,并据此得到饱和蒸汽最小安全流量的计算方法。根据伯克参数曲线随饱和蒸汽参数、管径、保温材料、疏水等因素变化的特性,给出了避免饱和蒸汽管道流量降低时发生汽水冲击的方法。     

多级孔板提高井筒气体携液能力实验研究

气井生产时,井底积液会影响气井产量,甚至导致气井停产。加入泡沫剂、更换小直径油管或氮气举升等措施排出井底积液是保证气井生产的重要手段,但造成液体回流的井筒结构并没有变化。改变适合于单相流体的均一井筒结构,降低气液两相流中液体在井筒的回流,提高气体携液能力,形成适用于气液两相流的井筒结构,可以改善气井生产。实验设计了安装于管筒内的类似于倒置漏斗形的多级孔板装置,以井底气体为动能,借助"爬楼梯"原理,利用孔板减少或阻止液体回流,使液体通过多级孔板逐级上升;实验利用气体压缩机提供气源,测试了不同气体流速下,加入孔板对于气体和泡沫携液能力的影响。实验表明,在管筒内加入液体回流限制装置,大幅度地提高了管筒的气体携液能力和排液效果,减少了管筒液体回流量,降低了气体排液和泡沫排液的气体流速临界值。多级孔板可用于气井增产,能够提高气体携液能力,提高泡沫携液效果,降低泡沫剂的使用量和井底残液,但在实际生产中气体流量和装置的匹配性,还有待于在现场试验中进一步验证和优化。     

溶液除湿系统除湿性能实验研究

基于正交试验设计方法,对入口溶液质量分数、入口溶液温度、入口液气比、入口空气含湿量、入口空气温度这5个因素对出口空气含湿量的影响进行了实验研究.结果表明,除湿量受前4个因素的影响较显著,受入口空气温度影响较小;入口液气比较小时,除湿量随入口液气比的增大而增大,但当入口液气比大于1.5后,除湿量几乎不随入口液气比的增大而变化;对单位除湿量的影响程度由大到小为:入口空气含湿量、入口溶液质量分数、入口溶液温度、入口液气比、入口空气温度.     

城市管道多孔泄漏模拟及规律分析

为了研究城市管道多孔泄漏规律,建立了管道多孔泄漏物理模型,并运用Fluent软件对管道多孔泄漏进行数值模拟,得到了不同压力、不同泄漏孔径、不同介质以及单双孔情况下管道泄漏孔处压力、流速等的变化规律。采用DN150钢管,在0.2、0.4 MPa下进行实验,对模拟结果进行验证。模拟和实验结果表明:无论管道压力大小,泄漏孔口处的压力随管道压力的增大而呈线性增长;泄漏孔外压力与流速随泄漏孔径的增大而增大,但当泄漏孔扩大到一定程度时,泄漏出口流速将减小;液体管道内的流速波动明显,而气体管道的流速沿中心轴对称均匀分布;双孔泄漏出口压力大于单孔泄漏,但流速小于单孔泄漏。     

水平异型管降膜蒸发器管外液膜流动数值模拟

通过Fluent 6. 3软件,模拟计算了5种换热管管型(圆管、扁管、椭圆管、滴形管和蛋形管)的降膜蒸发器的12排换热管管束管外成膜排数及液膜厚度。找到5种换热管管型中成膜效果最好的为蛋形管,针对蛋形管管束模拟了在蛋形管的管间距d=6. 4 mm条件下,制冷剂入口流速v在0. 10～0. 20 m/s范围内时,蛋形管管外成膜排数及液膜厚度,以及在制冷剂入口流速v=0. 15 m/s条件下,蛋形管的管间距d在6. 4～12. 4 mm范围内时,蛋形管管外成膜排数及液膜厚度,得到以下结论:在扁管、椭圆管、滴形管和蛋形管4种异型管中,蛋形管成膜的管排数最多。随着制冷剂入口流速的增大,蛋形管换热管外成膜的排数增大,液膜厚度也增加。蛋形管管束的管间距越大,蛋形管管外成膜的排数越少,液膜越薄。