空气钻井环空气固两相流动数值模拟

气体钻井是以空气、天然气等作为介质携带岩屑的钻井技术,因其机械钻速快,成本低,对储层伤害小,杜绝井漏等特点备受人们关注.基于流体的动力学原理,采用CFD软件,对垂直和倾斜井筒环空气固两相流动进行三维数值模拟研究.模拟发现,对于垂直井筒,空气和岩屑的流速、浓度沿轴向呈对称性分布,最大流速,最大浓度都位于环空的中心区域,越...     

空气钻井环空气固两相流动规律数值模拟

基于FLUENT软件中Euler模型,采用有限容积法建立了空气钻井环空气固两相流三维计算模型,分析了压力分布规律、流体分布规律、浓度分布规律。研究表明,从井底到井口压力逐渐降低;速度在钻铤内逐渐增大,在交界面处迅速降低,而后在钻杆内呈现增大趋势,岩屑速度在整体环空内逐渐降低;在交界面处形成漩涡,对岩屑进行了不同程度的清洗;同时空气浓度达到最大值、岩屑浓度为最小值;随着入口空气的逐渐增加,空气速度、岩屑速度变化率逐渐增大,而交界面处高空气浓度、低岩屑浓度区域逐渐增大,能较大程度的清洗岩屑。     

流化床中气固两相流数值模拟技术研究进展

从气固耦合方式、曳力模型、流动特性及反应特性等方面综述了数值模拟技术在气固流化床方向的应用进展以及发展趋势.     

流化床换热器中液固两相流传热的数值模拟

在循环流化床换热器的流体中加入固体粒子,可以对边界层有扰动作用,加快换热器中的传质与传热,对流化床换热器中的液固两相的传质及传热进行数值模拟,建立了液-固两相流控制方程,通过FLUENT进行数值计算.计算结果表明:随着热通量的增加,流场的速度、湍流强度和壁温均升高.计算结果与试验结果一致.     

基于液固两相流排污管道冲蚀磨损的数值模拟

针对管道的冲蚀磨损问题,基于液固两相流理论及离散相模型,应用Fluent有限元分析软件,建立了排污管道的二维有限元模型。结果表明,含固体颗粒的液体对排污管道产生的冲蚀磨损,主要集中在分支管与总管的交接处。研究方法对排污管道的设计具有一定的参考价值。     

固液两相流渐缩管冲刷特性的数值模拟

为研究固液两相流下油气田输送管道渐缩管的冲刷特性,在液固两相流条件下,在Workbench中建立倾角为3°、8°、13°、18°和23°的渐缩管物理模型,利用ANSYS-Fluent软件对渐缩管段进行冲刷特性数值模拟,同时分析入口流速、渐缩段倾角、砂粒浓度、砂粒粒径四个参量对渐缩管段的冲刷破坏规律。结果表明：流速、动压、剪切应力、湍流动能沿渐缩段流动方向逐渐增加,而静压沿渐缩段流动方向逐渐减小,砂粒浓度在渐缩段底部较高。最大冲刷速率随入口流速、渐缩段倾角和砂粒浓度增加而增大,砂粒粒径对冲刷速率的影响较为复杂,随砂粒粒径增加,冲刷速率先减小,后增大,随后又减小,最终趋于平稳。本文固液两相流渐缩管冲刷特性的数值模拟结果可为油气生产中管道变径管段冲刷控制与防护提供有价值的理论指导。     

液固两相流中磨蚀-腐蚀的数值模拟

Erosion-corrosion of liquid-solid two-phase flow occurring in a pipe with sudden expansion in cross-section is numerically simulated in this paper. The global model for erosion-corrosion process includes three main components: the liquid-solid two-phase flow model, erosion model and corrosion model. The Eulerian-Lagrangian approach is used to simulate liquid-solid two-phase flow, while the stochastic trajectory model was adopted to obtain properties of particle phase. Two-way coupling effect between the fluid and the particle phase is considered in the model. The accuracy of the models is tested by the data in the reference. The comparison shows that the model is basically correct and feasible.     

循环流化床脱硫器气固两相流动的数值模拟

以双流体模型为基础,结合颗粒动力学理论,对下部装有文丘里气体分布器的新型循环流化床脱硫反应器内气固两相流动特性进行了数值模拟.为全面描述气固两相的相互作用以及固相的出现对气相湍流作用的影响,模型中引入了物理意义上更加合理的源项公式,并与实验值进行了比较,模拟计算值与实验值吻合良好,验证了双流体模型方程的适用性.计算结果表明:由于文丘里管特殊结构的影响,流化床提升管内颗粒浓度分布非常不均匀,颗粒速度沿提升管高度发生强烈变化,流动非常复杂,研究结果为进一步优化循环流化床脱硫反应器入口结构打下了基础.     

石化管道液固两相流冲蚀磨损的数值模拟研究

液固两相流对管道的冲蚀磨损是石化行业中经常发生的一种管道失效方式。本文采用Fluent中的DPM模型对某炼厂的石化管线进行数值模拟研究,得到了液固两相流条件下整体管线的冲蚀速率分布,并对不同位置的局部管件冲蚀速率进行了分析。模拟结果表明:该管线中盲三通盲管和支管相贯线区域最容易发生冲蚀破坏。本文的研究结果可为工程实际中冲蚀检测提供准确的布点指导。     

管式离心机固液两相流场的数值模拟

简单介绍了管式离心机的主要技术状况、不足及FLUENT软件;在简化的基础上,从单一相连续方程入手建立了管式离心机内的固、液两相流动数学模型,通过计算网格划分和边界条件的确定,用FLUENT二维数值模拟了该机内的两相流流场及随时间变化的分离状况,得出了直观的机内不同截面上的速度分布及分离颗粒的体积分布云图。模拟结果符合该机的运行规律,为进一步深入研究奠定了基础。     

弯管内部油水两项流的数值模拟

在油井出油管道以及石化生产中,油水两项流是非常常见的现象。为了减少能耗、便于制订防腐措施,利用GAMBIT软件建模以及FLUENT软件的可实现模型对弯管中油水两项流的压力场和速度场进行模拟。结果表明,管内入口直管压力呈逐阶减小趋势;弯管内壁出形成低压区且又内向外逐渐增大;而速度分布正好与压力分布规律相反,恰好与自由涡流理论的模型相符。且通过对油水两项所占体积分数分别为30%、50%、80%三种情况的模拟得出,由于水密度大于油的原因,随着油相体积分数的下降,管内整体压强减小,整体速度增大。     

搅拌槽内固液两相流的数值模拟及功率计算

使用计算流体动力学的方法对搅拌槽中的流场进行模拟,得到搅拌槽中液体的流动状况和体积分数分布。对流场分布规律、固体颗粒体积分数特点加以分析,进而利用模拟出的数据计算搅拌轴的功率,为搅拌器的设计提供参考。     

漂移流模型用于毛细管两相流数值计算

毛细管作为家用空调器、电冰箱的节流元件，因为不能随制冷系统负荷变化而调节流量，所以设计毛细管合理参数至关重要。今将整个毛细管内的流动分为过冷液体区和气液两相区两个过程，建立了毛细管内制冷剂两相流动的漂移流模型；这一模型考虑了各相平均速度之间的差异，克服了以往均相流动模型的缺点。进一步考虑两相间相对运动和空隙率及流速沿截面的分布规律，对毛细管长度进行了数值计算。编制了毛细管长度计算的应用程序，并将数值计算结果与文献中的实验数据进行了分析比较，其误差在工程设计的允许范围之内。     

地形起伏管路气液两相段塞流模型研究

段塞流是气液两相流动中的一种常见流型,由于地形原因,管路多处于起伏状态,而目前国内外对起伏诱发的气液两相管路段塞流研究尚不成熟。针对实际气液两相管路中频繁出现的地形起伏段塞流,首先利用历史数据对现有段塞流模型的适用性进行了比较,建立了地形起伏状态下段塞流的液塞追踪修正模型,最后利用FLUENT软件进行了模拟,研究了管路起伏诱发状况对段塞流段塞分布、拐角处持液率、液塞长度和压降的影响,并将模拟压降与计算压降进行对比,结果表明建立的模型具有一定的精度,对于实际的地形起伏诱发段塞流管道的安全高效运行有一定的指导意义。     

气体钻井关键点问题研究以及最小注气量计算

气体钻井技术不但具有避免井漏、泥页岩水化膨胀和储层污染等问题的优点,而且能够大幅度提高钻井速度,提高钻井速度4~8倍,有利于及时发现和有效保护储层及提高油气采收率和单井产量,特别对坚硬地层、致密储层勘探有着重要的意义。但是气体携屑困难、井眼堵塞等问题一直是阻碍该钻井方式推广的瓶颈问题,解决这些问题的关键技术之一就是最小注气量的确定。目前多数文献是用地层温度代替环空温度来进行最小注气量计算,但由于气体的PVT效应,温度受压力流速影响较大,若用地层温度代替环空温度存在较大误差。同时,以往最小注气量计算方法均将关键点设置为钻铤顶部,然而本研究中发现井筒内气体的携岩动能并非一定在钻铤顶部最小,井身结构和钻具组合对关键点位置的影响较大。应用温度-压力耦合计算方式,确定的气体钻井最小注气量与现场施工更加接近,在给定工况下,最小注气量误差在0.4%左右。     

微裂缝内液固两相流动特性研究

应用欧拉-拉格朗日模型,对微裂缝中液-固两相流动过程进行数值模拟。在数学模型中,液相采用连续相模型,颗粒当做离散分散在连续相中,并考虑了相间耦合作用。对于物理模型,建立了二维直微裂缝模型,研究裂缝的液相粘度、液相速度和颗粒密度等因素对裂缝中两相流动的影响。模拟得到了微通道内颗粒瞬时分布状态、颗粒运动轨迹、颗粒停留时间、颗粒轴向速度分布、液相轴向速度分布等参数的变化规律,定性的揭示了储层裂缝内液固两相流动过程。     

Numerical Simulation of the Hydrodynamics of Gas/Solid Two‐Phase Flow in a Circulating Fluidized Bed with Different Inlet Configurations

The gas/solid flow characteristics in a circulating fluidized bed with two different inlet configurations were investigated by numerical simulation based on an Eulerian approach. In order to describe the interaction between the gas phase and the solid phase and the influence of the solid phase on the gas turbulence, a source term formulation with a more reasonable physical meaning was introduced. The simulation results were validated by the experimental data; then, the model was employed to examine the effect of the inlet configuration on the gas and solid feeding. The simulation results showed that, using the side feeding system, the distributions of solid flow and concentration were highly variable both over the column cross‐section and along the column height. However, such variations can be improved by using the elbow inlet system where the gas and solid are fed from the bottom.