高盐度气液两相流测量系统频率优化

针对用电容法测量天然气采集管道中气液两相流的液相含率时,由于液相介质电导率过高而无法采用纯净水标定的归一化曲线的问题,该文提出对测量电路的激励频率进行优化从而增加液相含率检测精度的方法,并采用理论推导的方式证明随着激励频率的增大高盐度溶液的高电导率对测量带来的影响将减小。采用直接数字频率合成器设计可变激励频率的微小电容测量电路用于实验测试。实验用NaCl溶液模拟工业现场高盐度水,分别使用100kHz,1MHz以及10MHz的激励频率对纯净水和质量浓度为0. 1%的NaCl溶液进行静态实验,对比两者归一化电压测量值的均方根误差分别为0. 081,0. 052和0. 011,可以得出,提高测量电路交流激励频率可以减小介质高电导率对气液两相流液相含率检测影响的结论。     

气液两相流中液速的电化学测量

理论推导了扩散电流与液速的模型方程,得到了解析解。以此为基础,进行了气液两相中液速电化学测量仪的开发与研究,对电极的材料、形状进行了优选,对电极插入流场而引起的测量偏差进行了补偿,开消除了气相的干扰。应用该注速测量仪研究了下喷环流生物反应器中的液速分布,证实了该气液两相流中液速测量方法的可行性。     

气-液两相流中液膜厚度的电阻抗法测量系统

在文中着重分析了传感器的工作机理,提出了传感器归一化和三电极传感器两种补偿措施,以克服流体电导率和介电常数变化引起的测量误差。本系统通过切换开关选择电导法或电容法测量导电和非导电流体,从而扩大了电阻抗法的适用范围。与测量系统适配的计算机对测量信号进行温度补偿和线性化处理,实时提供流体膜厚变化的情况。研制的电阻抗测量系统可连续检测两相流中液膜厚度。输出响应灵敏,测量范围可达0～4mm,抗干扰能力强,具有广泛的应用前景。     

气液两相流中液相局部速度测量实验

针对气液两相流中液相局部速度测量的问题,设计了一种电导探针和与其相配合的电导检测仪表,并将示踪物质的注入装置和探针合为一体,在气水泡状流流型中进行冷态实验,利用互相关技术对实验数据进行处理,获得液相速度,并进行了实验结果和误差分析。结果表明,通过一定的数据处理技术,此测量系统可以得到满意的测量结果。此外,由于电导探针能够适应多工况的变化,而且可以进行多点测量,因此可用于各种实验并具有广泛的应用前景。     

气—液两相流传递研究

阐述了在气－＝液两相流传递研究方面的工作,包括气升式环流系统中的流体力学和传递、降液膜动下的传热和传质、“载气蒸发”技术的研究和开发等。并由研究惰气气冲击冷剂液浴中放热壁面强化冷却的操作机理,提出了“界面汽化热阱增强传热的原理”。     

高气液比气液两相流管内相分隔特性

管内相分隔技术是一种先进的多相流处理技术,为多相流分离和测量提供了新的思路。但是目前对多相流管内相分隔特性及流动机理的研究较少,一定程度上限制了该技术的应用。利用数值模拟的方法,对高气液比气液两相流管内相分隔特性进行了研究,并通过实验方法加以验证。高气液比气液两相流在旋流器的作用下被调整为气核-液环流型,即形成管内相分隔状态。研究结果表明,旋流器叶片角度为45°时相分隔效果最好;在气液两相流管内相分隔状态下,液环维持距离约为160 mm;气液两相进口流速和液相粒径对相分隔效果有较大影响,当进口速度大于5 m/s,液相粒径大于0.05 mm时,能够取得较好的相分隔效果。研究结论为基于管内相分隔技术的高气液比气液两相流分离和测量提供了理论支持。     

管路系统气液两相瞬变流的矢通量分裂法

提出了一种新的求解气液两相瞬变流的方法——矢通量分裂法，将控制方程（质量方程、动量方程）中的矢通量按照矢量雅可比矩阵分裂为两个亚矢通量，采用迎风格式建立有限差分方程．该方法是稳定的并且可以自动准确地捕捉到两相瞬变流中的激波     

管内气液两相流涡街稳定性分析

为了研究管内气液两相流涡街的内在特征,提出1个量纲为1的变量即稳定性指数,根据稳定性指数偏离稳定状态的程度,定量判断管内气液两相流涡街的稳定性。以空气和水为介质,以三角柱为旋涡发生体,在内径为50mm的水平管和垂直上升管中分别进行实验,分析雷诺数和体积含气率对气液两相流涡街稳定性的影响。研究结果表明：体积含气率对管内气液两相流涡街的稳定性起主要作用;在水平管中,当体积含气率小于15％时,涡街比较稳定,稳定性指数的取值为1．00±0．16;当体积含气率大于15％时,稳定的涡街难以维持,部分涡街的稳定性指数为2．0-3．0：在垂直上升管中,稳定的涡街体积含气率可以达22％,在此范围内,稳定性指数的取值为1．00-0．12;当体积含气率大于22％时,涡街变得不稳定,此时,部分涡街的稳定性指数为0．50～0．75。     

煤层气井筒气液两相流数值模拟

在煤层气井开采过程中由于井底积液的影响,会在管道中形成气液两相流动。用数值模拟方法研究含气率、进口压力、进口温度、压降等参数对气液两相流流态的影响。结果表明：进口压力和进口温度对气液两相流流态影响较小;含气率对两相流流态的影响很大,决定了气液两相的流态,当含气率小于0.2时,气液两相流呈现泡状流,当含气率在0.2～0.3时气液两相流流态呈现段塞流,当含气率在0.5～0.6时,气液两相流流态呈现搅动流,当含气率超过0.8时,气液两相流流态呈现环状流;压降对流体的影响较为复杂,随着压降增加,流态会缓慢发生变化,管内两相流中的气体膨胀,改变了截面含气率以及气液两相的表观速度,使两相流流态发生了转变;当压降超过一定值时,流态会从一种形态转变为另外一种形态。     

弯管中的气液两相流水击现象

以 90°弯管为研究对象 ,对气液两相流水击压力波在弯管中的传播和衰减规律进行了实验研究 .实验弯管采用曲率半径与管径比R /d分别为 1.9,2 .5 ,3.2 ,3.8;含气率范围为 0～ 1.7% ;表观液速为 0 .2 3～ 1.6 4m/s .得出了弯管中内外两侧不同部位水击压力及其随含气率、流速变化的规律 .压力波在弯管中的传播与在直管中差异很大 ,弯管外侧压力明显大于内侧 ,在弯管出口与入口直管段处两侧压力相同 ,形成压力环 .压力环形状受含气率影响最大、表观液速次之、曲率半径影响最小 .经过弯管后水击压力有不同程度的衰减 .随着气含率的增加 ,压力衰减加快     

垂直管流中的气液两相流压力计算

目的解决深井气举采油过程中不同流动型态的压力梯度、持液率、混合物密度对气举井设计和运行影响的问题。方法假设井简相关过程参数,采用阻力系数法计算油、气、水混合物的压力沿井筒的分布规律,进而预测某一深度处的压力。结果得出两相流体在井筒中密度的变化规律、水头损失和井筒中不同深度处两相流体的压力梯度。结论阻力系数法是一种较简单方便的计算垂直管流某一深度压力的方法,对于油气井的优化设计、稳产高产及测试技术的精确性具有重要的现实意义。     

基于科氏流量计和PSO-SVM的气液两相流测量研究

科氏质量流量计测量单相流具有很高的精度,但在气液两相流工况下,科氏流量计测量性能下降,质量流量测量误差急剧增加．为减小测量误差和量化气体体积分数,本文对液相质量流量测量量程0～1 000 kg/h的科氏流量计,结合差压变送器,进行了含气率0～30%的气液两相流实验,并设计了基于粒子群优化算法-支持向量机(PSO-SVM)数据驱动的质量流量修正和含气率预测模型．PSO算法提高了模型构建的速度与预测精度．其中,差压可提供流动形态、相含率等信息,是模型的重要输入变量,包含该变量构建的模型对质量流量修正的相对误差为±1.5%,预测含气率的绝对误差为±3%．由于差压变量需外接差压变送器获取,存在安装不便、空间受限的问题．为实现一体化测量,利用科氏流量计自身动态信号来替代差压变量,并保证模型精度在可接受范围内．结合实验数据分析,设计了另外一种去除差压变量、输入变量完全基于科氏流量计自身信号的两相流测量模型．采用质量流量测量值方差替代差压,修正质量流量,对含气率预测设计了两级SVM模型,将质量流量修正的绝对偏差作为含气率预测模型的输入,以替代差压．结果显示,该模型对质量流量修正后的相对误差为±2%,...     

气液两相瞬变流的流固耦合研究

论述了国内外气液两相瞬变流流固耦合的研究成果及现状 ,阐述了气液两相瞬变流的流动规律和流固耦合研究的各种方法。评述了气液两相瞬变流、流固耦合等方面的理论模型和数值计算方法 ,并对不同模型和数值方法进行了比较和分析。指出了目前两相瞬变流流固耦合研究中存在的问题 ,预测了流固耦合研究的方向应为两相流体瞬态时的流固耦合实验研究和耦合模型的数值计算方法研究。     

环空管内气—液两相流研究进展

环空管气—液两相流出现在石油开发的许多场合,与圆管两相流相比,对环空管两相流的研究却没有得到足够的重视．自８０ 年代以来,只有Ｓａｄａｔｏｍ ｉ、Ｃａｅｔａｎｏ、Ｋｅｌｅｓｓｉｄｉｓ、Ｈａｓａｎ 等少数研究者对环空管气—液两相流的流型、含气率及压力降等进行了研究．本文对２０ 年来环空管气—液两相流的研究进展进行了一些介绍,并对目前的研究现状进行了评述．     

产气井内气液两相流流量测量方法

针对大庆油田气井内广泛存在的气液两相流流量测量问题,提出了伞集流式涡轮流量计与电导传感器组合的气液两相流流量测量方法,并采集了104组不同流动工况下气液两相流的涡轮和电导波动信号．采用从电导波动信号中提取的吸引子形态特征量对伞集流后测量通道内的气液两相流流型进行辨识,取得了较好的流型分类效果．在总流量为0．1～2．5m^3／h、含水率为0．04～0．97范围内,基于气液两相流涡轮波动信号建立了总流量测量模型,预测总流量绝对平均相对误差为7．9％．从电导传感器测取的波动信号提取了与相含率有关的时频域特征量,通过支持向量机软测量模型实现了含水率预测,预测含水率绝对平均误差为0．038．研究结果表明,采用伞集流涡轮流量计与电导传感器组合可以较好地测量气液两相流流量和相含率．     

环空管内气—液两相流研究进展

环空管气－液两相流出现在石油开发的许多场合，与圆管两相流相比，对环空管两相流的研究却没有得到足够的重视。自８０年代以来，只要Ｓａｄａｔｏｍｉ、Ｃａｅｔａｎｏ、Ｋｅｌｓｓｓｉｄｉｓ、Ｈａｓａｎ等少数研究者对环空管气－液两相流的流型、含气率及压力降等进行了研究。     

倾斜上升气液两相弹状流模型

基于等效弹单元思想,发展了一组方程,以此来预测生趣及近垂直倾斜上升管中充分发展气液弹状流的流动特性,模型中考虑了界面切应力对液膜运动的影响;并在液弹空隙度预测中引入临界气体夹速度的概念,以此来描述弹状流中在在气泡尾部的混合特性,本文提出的模型这径对液弹空隙度的影响,弹状流模型的计算结果得到实验的验证。     

LDCT法气液两相流传递特性研究

用极限扩散电流技术（LDCT）对竖直管内的液体单相流与气液两相流的传质特性进行了测量，经三传类比由测量结果获得了传热特性．实验在一内径为18mm的垂直有机玻璃管内进行，实验液体为K3Fe（CN）6-K4Fe（CN）6-NaOH溶液，气体为空气．实验结果与Dittus-Boelter式的计算值及两相流传热的文献值吻合较好．实验中对气液两相流瞬时极限电流信号进行了测量与分析，采用小波分析法对瞬时极限电流波动信号进行了6尺度分解与重构，深入认识了气液两相流的传递过程．对上升管中气弹运动对传热传质的影响提出了假设.     

基于子波分析的气液两相流中相的识别

两相流的辨识技术较为困难。用热膜测速仪测量得到气液两相流信号，提出用子波分析的方法从气液两相湍流瞬时脉动速度信号中识别气泡结构的条件采样方法。利用子波能谱分析的能量最大准则，得到了一种用子波分析自动识别气液两相流中气液两相的新方法，该方法避免了人为确定阂值对经验的依赖性。