基于电导率的混油界面检测装置

为了更好地测量管道顺序输送时的混油浓度变化,基于电导探针测量气液两相流持液率的原理,将电导探针改进并将其应用到管道混油浓度的检测中。利用改进后的实验装置,通过电导探针测量不同浓度的盐水得到对应输出信号,从而得到混合段的浓度变化情况。并对探针进行了标定实验,得到不同浓度下盐水浓度与输出信号的函数关系,以便将标定后的实验装置用于测量混油段在不同时刻和管道截面不同位置的混油浓度。     

真空排污管内多相流动阻力特征研究

管道内阻力计算有利于优化设计排污系统中管径及动力设备,对提高黑水、污泥等非牛顿流管道输送的安全性、经济性具有重要指导意义.在分析真空管道内污水运动状态基础上,推导了排污管道内气体-非牛顿流体两相流动摩阻压降梯度计算的通用关系式.通过算例探讨了管道内阻力随气流量和输送黑水的变化规律.     

复杂山地湿气集输管道积液动态累计规律

复杂地表条件下高含硫天然气集输管道积液会在管道低点聚集,降低管道输送能力,引起压力的急剧波动,加剧系统腐蚀。针对多起伏、高压力、大管径湿气集输管道积液的问题,建立了基于流型的气液两相流积液瞬态预测模型,模拟了普光气田P201集气站及末站集输管道积液动态累计规律。研究发现,在入口气量、管路结构不变的情况下,清管后积液首先出现在离入口最近的上坡段,随着输送时间的延长,积液从入口依次向下游推进。在气量为500×104 m3/d,入口质量含气率为0.008 9条件下,测试管路积液在36h后达到一临界值,此时管内积液量将不发生显著变化。临界积液量受气体流量影响显著,气体流速越大,气液界面剪切应力增加,携液能力越强,临界积液量越小。     

地形起伏条件下的煤层气管网稳态计算模型

鉴于煤层气“多点介入,柔性集输”的集输特点与管内气-水两相流复杂多变的流动形态,复杂地貌下的集输管网压力波动频繁,严重影响了集输系统的输气效率与运营安全。为了更为精准的对管网压力状况进行模拟计算,基于多相流水力热力计算方法,利用管网节点法建立了煤层气管网稳态计算模型,提出了考虑地形起伏情况下的分段计算管网稳态模拟方法。通过对算例管网的计算与分析,可得出考虑地形起伏的管网计算模型的压力计算结果更为准确可靠,为地势复杂区域煤层气管网的合理设计与操作提供了一定参考作用。     

水平90°弯管内固液两相流动的数值模拟

为研究90°弯管内固液两相流动特征,采用多相流混合模型对水平90°弯管内水和沙粒固液两相流动进行数值模拟,分析弯管典型横截面上二次流现象,讨论其发展变化对沙粒浓度分布的影响。模拟结果显示:当Re=5×104时,随着入口沙粒浓度升高,弯管出口横截面中心区域混合流体速度趋于更均匀分布,随着入口沙粒直径增大,沙粒快速积聚于管道下侧,形成堆积;当Re数增大到2×105时,在相同沙粒直径下,弯管出口横截面混合流体速度分布变化不大,除管道下侧区域外,沙粒浓度分布变得更均匀。与实验结果对比表明,该模型可用于弯曲管道内固液两相流动特性的有效计算。     

水平90°弯管内固液两相流动的数值模拟

为研究90°弯管内固液两相流动特征,采用多相流混合模型对水平90°弯管内水和沙粒固液两相流动进行数值模拟,分析弯管典型横截面上二次流现象,讨论其发展变化对沙粒浓度分布的影响.模拟结果显示:当Re=5×104时,随着入口沙粒浓度升高,弯管出口横截面中心区域混合流体速度趋于更均匀分布,随着入口沙粒直径增大,沙粒快速积聚于管道下侧,形成堆积;当Re数增大到2×105时,在相同沙粒直径下,弯管出口横截面混合流体速度分布变化不大,除管道下侧区域外,沙粒浓度分布变得更均匀.与实验结果对比表明,该模型可用于弯曲管道内固液两相流动特性的有效计算.     

杭锦旗气田集输工艺优化研究

针对杭锦旗气田的特点及开发中存在的难题,利用OLGA软件建立了集输工艺计算模型,进行了集输工艺优化研究。模型计算结果与实际运行参数相对误差在3%以内,能够较准确地模拟集输管网的实际运行情况。在此基础上,进行了高低压集输工艺下水合物生成情况,带液与分液工况下的集输距离的模拟计算。结果表明,井下节流、井口不加热、不注醇的低压带液集输工艺能较好地适应杭锦旗气田滚动开发的需要,可有效解决复杂地貌条件下,管道低点积液、管道水合物堵塞以及高压集气工艺前期高产液情况下天然气脱水效果差等问题。单井进站集输距离控制在6.5km(DN80),两井串接进站集输距离7km(DN80-DN100),三井串接进站集输距离4km(DN80-DN80-DN100)。     

不同工况大落差管道不满流现象的模拟研究

如果在地形复杂的地区建设成品油管道,可能会遇到部分管道通过大落差地段的问题。由于管道翻越点的存在和输送油品物性的差异,在下坡管道中可能会出现不满流的现象。根据输送管道经过大落差地段可能出现的各种工况,基于VOF多相流模型,针对倾角、管径和进口速度对管道内不满流特性的影响进行了数值模拟,并通过计算机分析了在大落差地段引起不满流现象的因素,以期对山区输油管道的设计提供理论指导。     

管道内液固浆液输送的数值模拟

为了对管道内液固浆液输送的流动形态进行研究，建立了以颗粒动力学为基础的Euler Euler双
流体模型.在浆液流速大于临界沉积速度的情况下，模拟了不同浆液入口速度时的管道压力降，同时对管
道内浆液输送液固两相流进行了研究：当轴向位置与管径之比大于50时，管道内浆液流动处于充分发展
状态.此外还分析了在不同浆液速度下管道内液固两相的空间分布和浆液流动形态：在水平方向液相速度
分布和固体颗粒相速度分布呈对称状态；垂直方向液相速度分布和固体颗粒相速度分布由于重力影响，
不再呈对称状态.固体颗粒相速度分布与液相速度基本相同，两者之间的滑移速度很小，可以忽略.计算
结果与实验值的比较表明，所建模型能有效地描述管道压力降和管道内浆液流动形态.     

应用有效面积法评价管道剩余强度实用性研究

定期开展腐蚀管道剩余强度评价工作,对指导管道维护维修、保证管道安全运行具有重要意义。有效面积法是一种重要的管道剩余强度评价方法。提出了一种适用于有效面积法的腐蚀缺陷测量方法,该方法能够对管体腐蚀形貌进行详细描述;根据有效面积法计算模型编制了计算机程序,对某管道实际腐蚀缺陷进行了计算求解。结果表明,应用有效面积法的计算结果高于ModifiedB31G评价方程的计算结果,即保守性较低。     

油基体系下天然气水合物浆液流动实验研究

在多相流管输体系下,水合物浆液在流动过程中会遇到崎岖不平的地形地貌,此时采用倾斜管道显得尤为重要。因此,研究了天然气水合物浆液在倾斜管内的流动特性对堵塞管路的影响。在低温高压可视水合物实验环路上,开展了油基体系下油＋天然气的水合物堵管实验,探究了初始压力、初始流量等因素对天然气水合物浆液流动和堵管时间的影响。同时,利用实时在线颗粒测试仪,对水合物生成、流动及堵管过程中水合物颗粒的微观变化进行了分析。结果表明,随着初始压力增大,天然气水合物的诱导时间、生成时间和浆液流动时间均缩短,天然气水合物堵管趋势增大;随着初始流量增大,天然气水合物的诱导时间、生成时间和浆液流动时间均延长,天然气水合物堵管趋势减小。对水合物生成至堵管的过程以及堵塞机理进行了分析。对油基体系下天然气水合物堵塞管路的研究结果表明,在油基体系下可以通过减小初始压力、增大初始流量来有效地减小天然气水合物堵塞管路的概率。研究结果可为维持和保证天然气水合物在管道中的安全流动提供理论参考及依据。     

输气管网的静态仿真研究与系统设计

随着输气管网技术的不断发展,计算机仿真技术在输气管网上的应用也不断加大。把仿真模型与计算机模拟相结合,可以有效地应用到实际生产中,真实地表现天然气输气管网内气体的流动规律,确保天然气输气管网合理、优化地运行。在全面、系统地研究TGNET、SPS等软件的基础上,使用当前天然气物性计算最精确的方程式MBWRS状态方程,以及四阶龙格-库塔法(Runge-Kutte)来求解输气管网的稳定流动微分方程组。并以C#软件为工具,结合相关软件的优势,充分考虑初始和边界条件及输气管网的焦耳-汤姆逊效应等,开发了仿真软件,更适用于压缩机、管道、阀门、气田等组成的多气源任意管网。与TGNET软件相对比可知,计算结果可信度较高,可作为非稳态流动模拟的初始值,具有较高的工程应用价值。     

内燃机换气系统弯曲管道稳态、瞬态流动的研究

为了提高换气系统流动性能，采用数值计算方法，对内燃机换气系统弯曲管道稳态、瞬态流场进行了研究，模拟计算采用三维、可压、粘性、湍流模型，通过研究发现，弯曲管道曲的流动是典型的三维流动，在管道中出现明显的二次流，使流体显螺旋式前进；管道不稳定流动经一很短时间，便可达到稳定；管道速度发生变化瞬间，入口处产生－高压波，该波沿管道长度方向传播，本文计算结果可作为换气系统管道简化计算和接口边界简化处理的理论依据。     

城镇架空天然气管道动态泄漏数值研究

针对城镇架空天然气管道动态泄漏问题,考虑不同压力等级对泄漏扩散的影响,选取高压(2.0 MPa)、次高压(1.0MPa)和中压(0.4MPa)3个压力等级管道进行模拟。先利用泄漏率计算模型分别计算临界流和亚临界流泄漏的泄漏率,得到不同压力等级管道的泄漏规律;再利用Fluent软件对动态泄漏进行数值模拟,得到天然气扩散的危险范围。结果表明,当管道体积和泄漏孔径一定时,管内压力越大,管内剩余气体质量越大,泄漏持续时间越长,天然气的危险范围也越大;随着动态泄漏的持续,泄漏率越来越小,天然气的危险范围也越来越小。天然气爆炸下限距地面高度和下风向水平距离随时间变化总体呈下降趋势,但高压(2.0MPa)管道在下风向水平方向的距离先增加再减小。     

整流器对天然气管道内计量段流动影响的数值模拟

天然气计量准确度受管内流场影响大。首次采用数值模拟方法,以加带扩散管的管路为例,对其在加装不同整流器时的管内流场进行计算。计算结果表明,扩散段引起的流动不均匀区域延伸至下游17倍管径左右,整流器作用明显,加板式整流器和管式整流器后,管内主流速度在整流器下游恢复均匀稳定的距离依次为12倍直径和6倍直径左右。研究结论对于流量计的选择、现场安装具有指导作用,为提高天然气计量准确度的研究提供了一种新的方法。     

管壁中不同含水率的气主导体系水合物沉积规律

管道中多相流动条件下的水合物生成和沉积会形成流动障碍,影响正常的油气生产和运输作业。基于水平环状流气主导体系中水合物易在气相中夹带的液滴中形成或者在管壁上生成的特点,建立管壁中不同含水率的气主导体系水合物沉积模型,分析了水平环状流中不同影响因素下的水合物沉积规律。结果表明,在水平环状流中,随着含水率和过冷度的增大,水平环状流中管壁上的水合物沉积速率逐渐增大,最大沉积速率增至原来的3倍,发生水合物堵塞的风险增大;由冷凝水生成的水合物沉积会随着时间的增加而增大。本研究可为后续相关的水合物堵塞以及水合物防治提供理论参考,具有重要的应用价值。     

天然气热值调控中掺混效果数值模拟研究

为了研究天然气热值调控过程的掺混效果,通过建立不同热值天然气掺混管路模型和划分网格,并基于ANSYS Fluent 16.0仿真软件对支管掺混和汇管掺混进行数值模拟研究。基于天然气掺混后管路内的速度场和组分场分布特点对天然气掺混后的效果进行对比分析。此外,通过了对天然气掺混后不同管径位置处掺混气体各组分百分比分析,并进行天然气掺混效果评价。结果表明:对于单管掺混流动,在掺混处拐角易发生低速滞流区域,掺混的效果不如汇管。对于单管掺混流动,在距离掺混中心位置15 D=3000mm处,掺混相对充分,各气体组分达到相对均匀状态,但在下游随着流动的发展,掺混仍在进行。对于汇管掺混流动,由于汇管的存在,改变了流体流动的方向,加剧了天然气流动的掺混,掺混效果较好。在汇管的出口,即支管的入口处,各气体组分已经达到相对均匀状态。     

变径管道流场分析

通过umoni计算流体仿真软件,对流体传动系统类管道流场建模分析,从微观的角度详细、直观的描述了变径管道中流场的速度分布和变化情况。液压零部件的损坏主要发生在初始阶段,因此本文着重对初始情况进行分析。结果表明,适当的变径及合理的尺寸,有助于减少流场中涡流的形成和气蚀的发生,降低气蚀和管道震动产生的可能性,保证系统动静态特性,研究结果对于延长元件的寿命和高精度的伺服系统应用有指导性的意义。     

管路倾角对混输管线中分层流存在范围的影响

采用Kelvin-Helmholtz非稳定性理论导出的分层流界面稳定存在准则和Barnea提出的分层流与环状流转换准则，对不同管路倾角下分层流稳定存在范围进行了模拟，并在管线操作条件下，预测出分层流存在最大区域所对应的倾角，能为现场生产和两相分离器的设计提供理论依据。模拟计算结果表明，倾斜向上的两相管流中几乎不存在分层流；在下倾管线中，随着倾角增大，分层流存在区域逐渐增加，超过最大范围后，迅速减小直至消失；两相分离器的入口倾角在一30℃左右能获得最佳的分离效果。