三元复合驱数值技术模拟浅析

本文针对三元复合驱与聚合物驱的驱油机理的差异,重点研究了三元复合驱的驱油特点,并对其独特的驱油机理进行了数学描述,主要描述了界面张力、残余油饱和度和相对渗透率、毛管力、表面活性剂的吸附等,介绍了三元复合驱数值模拟软件的应用在现场实际的应用,并且探索了数值模拟软件在实际应用中存在的局限性,有待进一步的完善和研究。     

磨料水射流喷嘴的流场数值模拟

运用fluent软件对磨料水射流喷嘴的流场进行了数值模拟.采用κ-ε和RNGκ-ε两种湍流模型进行模拟并把计算结果与实验数据进行对比,结果表明RNGκ-ε模型更适合高压水射流,磨料水射流最佳的切割距离在2.0～4.0倍喷嘴出口直径范围内.在不同锥角下对喷嘴流场进行分析,结果表明锥角越小,流动越稳定,紊流耗散越少,有利于减少喷嘴磨损.     

超临界溶液快速膨胀过程中喷嘴的流动模型

本文基于超临界流体的特性,在一维定常可压缩流动的基础上,结合对流传热建立了超临界溶液快速膨胀过程（ＲＥＳＳ）的计算模型。该模型将ＲＥＳＳ过程喷嘴内的流动分为等熵节流和一维定常可管流两个部分,利用该模型可ＲＥＳＳ过程中喷嘴内部的流动,为研究ＲＥＳＳ过程提供基础。     

内混式喷嘴流场的数值模拟研究

喷嘴的结构对燃油锅炉、加热炉的燃烧效率有着至关重要的影响。为了进一步提高燃油锅炉、加热炉的燃烧效率,提出了一种内混式蒸汽雾化燃油喷嘴结构,介绍了内混式雾化喷嘴雾化工作原理。建立了内混式喷嘴物理模型,采用CFD软件对内混式喷嘴的流场进行了数值模拟,探讨了内混式喷嘴雾化室的长度、气液比对雾化粒径的影响规律;同时,对喷嘴下游不同截面的雾化粒径大小分布规律进行了研究;并将平均雾化粒径模拟结果与常规内混式喷嘴经验公式的计算结果进行了比较。研究结果表明:内混式喷嘴的混合室长度最佳值是70~80 mm;随着气液比的增大雾化粒径减小;液体燃料第二次雾化主要发生在燃料离开喷嘴100 mm之内;同时,研究结果表明新型的内混式喷嘴的雾化粒径小于常规的内混式喷嘴的雾化粒径。     

三元复合驱配注站生产自动化控制的优化方法

通过对A区复合驱试验站自动化控制系统在设计建造与生产运行过程中出现的问题与改进的方法进行分析总结,提出三元复合驱配注站生产自动化控制优化的几项基本措施,以方便快捷地检测生产动态,节约人力成本。     

多喷嘴对置式撞击流反应器流场的数值模拟

为探讨多股撞击流反应器内流场的特点,利用Fluent软件对两喷嘴对置式和四喷嘴对置式撞击流反应器内流场进行模拟,研究了在不同工况下这两种撞击流反应器内的流场结构,设定进口流速分别为5 m/s、10 m/s、15 m/s、20 m/s、25 m/s。模拟结果表明,进口流速由5 m/s增加到25 m/s时,反应器内流体流动的平均速度及压力波动增大为原来的4.1倍和16.2倍,其速度梯度和压力平均波幅也增大为原来的5.0倍和25.4倍。通过对两种不同结构的撞击流反应器的比较可以得到四喷嘴对置式撞击流反应器内流体流动产生的速度梯度和压力平均波幅更大,其值都约为二喷嘴对置式撞击流反应器的1.2倍,因而四喷嘴对置式撞击流反应器内剪切力场更强,脉动更强烈,更有利于反应器内的湍动混合。     

三元复合驱注采系统结垢现状及影响因素分析

三元复合驱(ASP)技术具有显著提高驱油效率、降低界面张力、较好的流度控制和降低化学剂的吸附等很多优点,但却给ASP注采系统带来了严重的结垢问题。针对这一现象,本文详细的介绍了ASP体系结垢现状,并对影响ASP体系结垢的主导因素进行了详致的分析,针对影响结垢的首要因素提出了可行性的预防和解决对策。     

多喷嘴射流式分离器内气固流动特性的数值模拟

基于商用软件Fluent 6.3.26,采用雷诺应力模型及DPM离散相模型并结合理论分析,对基于喷嘴造旋的射流式分离器内两相流动特性进行了模拟计算,得到了较为全面的两相流动规律与细节.结果显示,分离器内部切向速度峰值可达160 m·s^-1,自由涡区的切向速度约为130 m·s^-1,旋流强度明显高于传统旋风单管;沿轴向下,下行流流量逐次减少,其中稳流体顶部下行流降低最为明显,下行流减少致使颗粒卷入内旋流概率增加,分离效果下降;分离器内部局部存在顶部贴壁射流、射流区二次流及灰斗口旋涡流等次级流动;分离器压降约为27.43 kPa,喷嘴区内外旋流能耗分别为4.57 kPa(21.8%)、5.76 kPa(27.6%),稳流体区内外旋流能耗分别为5.85 kPa(27.6%)、4.01 kPa(18.9%);分离器对应的切割粒径较小,约为1.6 μm,极限粒径约为10 μm,符合工业应用要求;基于所建颗粒受力模型及模拟条件下,分离空间可分离的临界粒径为1～2 μm,3 μm及以上颗粒的逃逸浓度小于 0.15 g·m^-3,满足下游烟机对气流的净化要求.     

单喷嘴水煤浆气化炉高径比对反应流动的影响

建立了综合数学模型对某化工厂单喷嘴水煤浆气化炉内多相湍流反应流动过程进行数值模拟,分析了气化炉直段高径比对气化炉内反应流动的影响。由结果可知:现有气化炉高径比较短,炉内存在射流区和回流区,回流区一直延伸到气化炉底部;当直段高径比大于2.3时,出现平推流区;除射流火焰区外,从上到下炉内温度及CO_2和H_2O体积分数先升高后降低,而CO和H_2体积分数先降低后升高。直段高径比增大,平推流区体积分率增大,出气化炉有效气含量、碳转化率和有效气产率都增大,单位有效气氧耗减小;当直段高径比大于4.3时,以上气化炉性能数据趋于稳定值。高径比增大,有利于提高飞灰颗粒停留时间和壁面熔渣反应时间,提高气化炉效率。     

三元复合驱优化注入方案数值模拟研究

在室内配方和矿场试验研究的基础上,针对大庆油田XL工业区地质开发特点,确定该区块注入分子质量、浓度、矿场注入速度的合理范围。利用数值模拟方法优选配方组合方式,为三元复合驱开发效果预测提供依据。研究结果表明,当注入主段塞0.3PV,副段塞0.15PV时,采用主段塞0.2%S+1.0%A+2000mg/L P和副段塞0.1%S+1.0%A+1700mg/L P的组合方式,工业区三元复合驱驱油效果最好,可以取得较高的经济效益。     

喷射电沉积喷嘴流场的数值分析

用ANSYS软件对喷射电沉积喷嘴流场进行分析.将解析结果以可视化的速度场给出,从而针对喷嘴过流特性的分析结果,对喷嘴的结构进行改进.在实验中利用自行研制的喷射电沉积装置电沉积镍.结果表明,结构改进后,明显减小了压力损失,提高了喷嘴的轴向速度,电镀液冲击镀件的冲击力得到提高,有效地减少了扩散层的厚度,改善了电沉积过程,而且使镀层组织致密,晶粒细化,性能得到提高.     

Accuracy in Numerical Solution of the Particle Concentration Field in Laminar Wall-Bounded Flows with Thermophoresis and Diffusion

The accuracy of numerical finite-difference solutions to the one-way-coupled Eulerian partial differential equations for particle concentration in the presence of thermophoresis and diffusion is explored at different Schmidt numbers in laminar boundary-layer flow of a hot gas over a cold wall. Crank-Nicolson and MacCormack space-marching solutions to the coupled partial differential equations are compared with essentially exact solutions to the self-similar ordinary differential equation problem to determine the requirements for achieving accuracy in numerical solutions. When the diffusion sublayer at the wall is to be resolved, in flows laden with nanometer particles, the cell “Peclet” number referenced to the thermophoretic velocity and grid spacing in the wall-normal direction, and particle diffusion coefficient, serves as a criterion for the accuracy of space-marching solutions and determines the required number of wall-normal grid points, which is proportional to the particle Schmidt number. This criterion should be a useful guide in computations of other wall-bounded flows with thermophoresis, for which no accuracy criterion exists. When the diffusion sublayer at the wall is too thin to be resolved, as in flows laden with micron-size or larger particles, outer solutions to the particle concentration equation with no Brownian particle diffusion give excellent predictions of both the particle concentration profile and the flux of particles to the wall.

Copyright 2014 American Association for Aerosol Research     

气力输送弯管结构替代装置流场特性数值分析

气力输送弯管转向过程中磨损和固相滞留等问题较为严重。本研究设计了一种新型连接装置,对结构进行了优化设计以减少磨损,用扩容仓代替弯管,在底部增加增压风,并利用计算流体动力学(CFD)数值方法,采用k-?标准型湍流模型,分析进出口中心线上速度比(V_a/V_0)和总压变化,及两相流颗粒分布,模拟结果表明,采用新型输送装置,将主流转向提前至垂直管道下方,利用风膜隔开主流与壁面,减少了磨损和固体颗粒滞留;增压风和主流风速比3.4时,出口速度差值最小,形成的额外阻力最小,该比例下增压风综合效果最好。     

小容积流量工况下汽轮机级内流场的数值分析

采用FLUENT软件对某300MW汽轮机高压缸内小容积流量工况下的多级流动进行数值分析。结果表明:小容积流量工况下,负攻角也引起高压缸叶片流道内产生分离流动,并且上级流场对下级流场的影响很大。前一级的分离流动使下一级动静叶流道内的分离区域增多,分离涡的强度变大,甚至影响了叶片压力面中间部分的流场,导致流体在动叶前缘近壁区域的主流流向和速度有很大程度的改变。因此,进行小容积流量下多级流动的模拟是非常必要的。     

注塑充模过程中温度场的数值分析

采用有限差分法对注塑过程中充填阶段的温度场的数值分析进行了研究,数学模型是基于非牛顿流体在非等温状态下广义Hele-Shaw流动,可预测非牛顿流体在任意形状薄壁型腔内流动时的温度场,对能量方程进行有限差分近似时,能量方程中的瞬态项和热传导项分别采用向后差分和隐式差分,为保证数值计算过程的稳定性,采用上风法处理对流项,还讨论了模温和流率对温度分布的影响。     

液体火箭发动机喷管化学反应黏性流场数值模拟和实验验证

运用耦合点隐式方法的MacCormak两步差分格式求解N-S方程,对喷管中的可压、黏性、湍流流体的流动,进行了数值模拟,得到了一些实验不能得到的参数分布,研究结果对发动机的设计、性能和理论研究具有重要的实际意义和参考价值,最后用实验对数值模拟结果进行了验证。     

气流横向冲刷管束换热数值模拟模型分析与数值求解

采用标准k-ε模型、RNG模型、可实现k-ε模型对气流横向冲刷管束换热进行模拟计算。结果表明,在Re10000,都可以得到比较可靠的预测结果;但在Re10000,标准k-ε模型与RNG k-ε模型都不再适用,而可实现k-ε模型可以获得比较可靠的预测结果。     

Deposition of Charged Aerosol Particles on a Substrate by Collimating Through an Electric Field Assisted Coaxial Flow Nozzle

Electroaerodynamic (EAD) jet printing, where aerodynamic force is coupled with electrostatic force in order to obtain a wide range of controlled pattern sizes, is introduced. Charged and sheathed aerosol particles yield a high deposition rate even at low velocity owing to the force of their electrostatic attraction to the substrate. In this study, two coaxial nozzles (inner diameters of 6 mm and 100 μm) were designed and tested theoretically and experimentally in order to observe the effects of electrostatic force, particle size, and air flow rate on particle trajectory and dot pattern size. A higher sheath air flow rate (higher Stokes number) caused the aerosol jet stream to be focused. For Stokes numbers higher than 1, the effect of applied voltage on pattern size was less than that of the sheath air flow rate. However, for Stokes number lower than 1, the pattern size was affected by both the applied voltage and the sheath air flow rate. After incorporating all data, the diameter of the particle deposition area (W_p) was expressed as a function of nozzle diameter (W), sheath air flow rate (Q_sheath), aerosol flow rate (Q_aerosol), Stokes number (Stk), and Electrostatic number (Es). Three different equations were obtained for Stk < 1, for 1 ≤ Stk < 5, and for Stk ≥ 5, respectively. These equations would be used to predict pattern width for given conditions of aerosol and sheath flow rates, particle size, electric field, and nozzle size.

Copyright 2013 American Association for Aerosol Research     

渣油加氢管道弯头局部流场数值模拟分析

弯头是石油化工管道主要管件,流体流动过程当中存在流动特性复杂、冲蚀等问题。文章选取某炼油厂渣油加氢管道为研究对象,先用Gambit软件对管系进行建模、划分网格,在FLUENT软件中设置边界条件进行计算。对计算结果进行分析,总结出弯头内壁、流体速度以及压力分布规律。