不同入口设计的井下旋流除砂器流场数值模拟

针对井下原油防砂问题,提出了3种不同入口方式的内外双级旋流器串联式除砂器的结构模型并介绍了它的工作原理。利用TGrid程序,采用四面体网格对除砂器整体进行了网格划分,确定出边界条件。采用FLUENT软件三维数值模拟的方法,对不同入口方式的除砂器速度场、压力场、分离介质运动迹线的分布特征和介质相分布特征的数值模拟进行了研究,分析了内部分离介质流动特征对分离性能的影响。通过模拟发现除砂器内部的螺旋翅片引导流体产生涡旋流动,可以实现固液分离的目的,与传统旋流器相比,没有形成空气柱,从而使得内部流场更加稳定,有利于介质分离。不同的入口方式对除砂器内部流场产生不同的影响,切向入口时更有利于旋流的形成。     

气-液旋流分离器流场数值模拟研究

为研究旋流分离器内部气体和液滴的运动情况和分离机理,用流体动力学软件Fluent对旋流分离器内部流场和液滴的运动状况进行了数值模拟研究,在模拟过程中,采用k-epsilon(2 eqn)方程来模拟气相旋流流动,采用Lagrange方法模拟液滴运动。模拟结果表明,旋流分离器内部流场呈旋转分布,分为内、外两个流场,在不同流动区域,气体压力场、速度场分布成规则变化;液滴的运动较为复杂,带有随机性;总体运动轨迹的形状与气相流场的分布趋于一致。     

液液水力旋流器流场特性与分离特性研究（五）—压降比的影响因素分析

对液液水力旋流器的降比影响因素进行了简单的分析，分别研究了液液水力旋流器大，小锥角变化对其压降比的影响，并对其影响程度进行了细致的分析。     

液液水力旋流器流场数值模拟技术研究

深入研究了液液水力旋流器的流动机理 ,用流体力学原理和方法建立了液液水力旋流器的物理模型并给出了修正的 k- ε模型 ,即 RNG k- ε模型。根据该模型 ,以 SIMPLER算法为基础 ,研究了数值计算方法并对具体实例作了计算。通过数值计算得到了液液水力旋流器内流体流动的速度矢量图和流线图。计算结果与理论分析一致 ,证明了模型和算法的正确性 ,为进一步研究旋流器的结构优化、粒子跟踪和旋流器特性参数对分离效率的影响等打下了基础。     

液液水力旋流器流场特性与分离特性研究(五)──压降比的影响因素分析

对液液水力旋流器的压降比影响因素进行了简单的分析,分别研究了液液水力旋流器大、小锥角变化对其压降比的影响,并对其影响程度进行了细致的分析。     

气-液旋流分离技术应用的研究进展

从技术应用、流场测定、流动机理模型理论和计算流体动力学(CFD)模拟等方面综述了国内外气-液旋流分离器的研究进展状况,介绍了国内外最新研制应用的气-液旋流分离器的结构形式、流动特性和理论依据。对气-液旋流分离技术研究发展中遇到的问题进行了分析,指出研究方向并展望了其应用前景。     

液液水力旋流器流场特性与分离特性研究（七）——操作参数对分离特性 …

对液液水力旋流器主要操作参数,如流量,分流经,入口压力以及增压方式等分离特性的影响因素进行了分析,可为水力旋流器的现场应用提供有益的指导和参考。     

油砂分离装置结构优化设计的数值模拟研究

卧螺离心机是石油工业油砂固液两相分离的重要装置,它的结构优化对提高其分离效率具有重要的实际意义。本文研究分析了螺距尺寸和进料腔结构的变化对卧螺离心机固相体积分布的影响,并基于响应面分析法(RSM),分析了螺距尺寸与进料腔结构间的相互作用。结果表明,随着螺距尺寸和进料口出口宽度的增大,卧螺离心机的分离效率均呈先增加后下降的趋势。结构优化后的卧螺离心机(螺距尺寸S=112mm,进料腔出口宽度l₂=102mm),分离效率最高达到了92.55%。研究结果可为对卧螺离心机的工业化应用设计提供一些参考。     

轴流式气液旋流分离器内气相流场的数值研究

应用RSM湍流模型对内径100mm的轴流导叶式气液旋流分离器内气相流场进行了数值研究,计算得到的气流时均速度分布和压力分布与实验测量结果基本吻合。根据分离器内气相流动分布的特点可知:(1)气流旋转强度与导向叶片出口角有关,出口角越大,切向速度越小;(2)排气管下口区域存在明显的短路流分布,容易卷吸夹带液滴进入排气管逃出,造成分离效率下降;(3)排气口和排液口附近的区域气流湍流脉动强度高,容易造成液滴破碎,直径减小,从而影响分离效率。以上研究结果为轴流导叶式气液旋流分离器的结构优化,进一步提高分离性能奠定了基础。     

液液水力旋流器流场特性与分离特性研究(七)——操作参数对分离特性的影响

对液液水力旋流器主要操作参数 ,如流量、分流比、入口压力以及增压方式等分离特性的影响因素进行了分析 ,可为水力旋流器的现场应用提供有益的指导和参考     

钻井液气液旋流分离器内部流场的CFD模拟

采用计算流体力学数值模拟方法研究了钻井液气液旋流分离器的内部流场,模拟出了分离器内部的压力分布、轴向速度和切向速度的变化规律,得到了钻井液气液旋流器内部流场的特征,为钻井液气液旋流器分离器的工艺设计提供了参考依据。     

液液水力旋流器流场特性与分离特性研究（三）——水力旋流器径向速度 …

介绍了液液水力旋流器径向速度测试的必要性及存在的困难,提出了几种采用一维激光测速仪进行径向速度测试的较为可行的方法,并对各种方法进行了描述及对比分析,为径向速度测试提供了一些新的思路,也为旋流分离技术理论研究的深入奠定了基础。     

液液水力旋流器流场特性与分离特性研究(六)——结构参数对分离特性的影响

对液液水力旋流器主要结构参数 ,如旋流腔长度、锥段长度等分离特性影响因素进行了分析 ,并针对普通油水混合液和含聚合物的油水混合液分别进行了研究。     

气液旋流分离器排气管结构优化的数值模拟

利用FLUENT提供的RSM模型和DPM模型对采用扩散锥形排气管的切流式气液旋流分离器内部气相流场和液滴轨迹进行了数值模拟,模拟结果显示锥角在0²0°范围内,随着锥角的不断增大,压降小幅度减小,当达到临界角度时压降略高于传统型排气管压降,但分离效率提高了9.2%,因此扩散锥形排气管应用到切流式气液旋流分离器内既可以保持压降基本不变又能提高分离效率。     

优选结构液-液旋流管分离特性

利用库尔特粒径检测技术,对一种优选结构液-液旋流分离管的分离特性进行了较为系统的实验研究。实验测得该旋流管的临界分离粒径为30μm,而相同条件下国外典型产品,即F型旋流管的临界分离粒径为60μm,表明这种优选结构旋流管的分离特性较F型旋流管显著改善;实验结果还表明该旋流管的分离特性随处理量的增加而提高,当处理量为10m~3·h~（-1）时最好;随溢流比的加大而改善,其最佳溢流比为4％～5％;此外,还考察了为含油浓度与粒径分布之间的关系。有关结果为科学严格地评价液-液旋流分离管的分离性能提供了科学依据。     

液液水力旋流器流场特性与分离特性研究(三)——水力旋流器径向速度测试方法

介绍了液液水力旋流器径向速度测试的必要性及存在的困难, 提出了几种采用一维激光测速仪进行径向速度测试的较为可行的方法, 并对各种方法进行了描述及对比分析, 为径向速度测试提供了一些新的思路, 也为旋流分离技术理论研究的深入奠定了基础。     

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。     

布液板对重力式油水分离器流动与分离特性的影响

为提高重力式油水分离器的分离效率,从改善设备内流场的角度出发,对布液板进行了数值模拟,并研究分析了其孔径和开孔率对轴向速率相对标准偏差的影响,对无布液板、单布液板和双布液板3种结构情况进行了试验研究。结果表明：布液板的加入能有效地消除返混,提高流场分布均匀性。当开孔率20%~25%,孔径8 mm时稳流效果最好。单布液板相对于无布液板结构能显著提高分离效率,但当处理量增大时,其处理能力不稳定,而双布液板结构在处理量较大时仍保持较稳定的处理能力。