气液两相段塞流中双流体模型的分析

采用一维瞬态双流体模型描述了倾斜管道中气液两相段塞流的流动情况，提出了段塞单元的简化水力模型，认为段塞流是由一系列段塞单元构成，该段塞单元由流相段塞区和膜区两部分组成；通过对段塞单元的分析，采用新方法来计算段塞频率，塞单元及液相塞的长度；根据据其流动特点推导出表征气液两相间相互作用及气液两相与管壁间相作用的关联式，本文在处理相间曳力系数时摒弃以往采用经验常数的方法，而是在稳态段塞流动量守恒方程的基础上推导出新型的曳力系数表达式从而达到封闭模型的目的。     

混输管路压降计算方法在工程上的应用

混输管路在油田的地面集输系统中应用日益广泛,而混输管路压降计算对于管路经济管径选取起决定作用.文中对气液两相混输管路压降计算简单总结,对均相流模型、分相流模型、流型模型的代表性计算方法进行了介绍,并通过具体工程实例对工程设计中常用的混输压降计算方法进行了对比.采用常用的多相流模拟软件进行校核,得出Beggs - Bri...     

隧道紧急停车带流场和局部阻力数值模拟

基于N-S方程和k-ε湍流模型,采用CFD方法对隧道内风压、风速场进行了数值模拟及计算分析,得到了隧道纵向气流流动规律、速度和压力分布规律,计算出了隧道紧急停车带的局部阻力系数。与试验结果相对比,数值模拟结果与试验结果非常吻合。     

弯头曲率半径对π形管内气液两相流动影响研究

文中基于气液两相流理论，对水平放置的π形管进行丙烷-水两相混输模拟研究。通过欧拉模型以及Realizable k-ε湍流模型对不同弯头曲率半径条件下π形管管壁含气率分布、湍动能分布以及剪切力分布进行研究。结果表明：输送过程中，气相在重力作用下逐渐聚集在水平π形管顶部，聚集程度随着π形管曲率半径的增大而增大；气液两相流动在管壁产生的剪切力和湍动能随着弯头曲率半径的增大而减小。此外，气液两相流速的增大，能够改善丙烷在π形管顶部的聚集程度并增大管壁湍动能和剪切力。     

拟塑性幂律流体的掺气管输减阻的数值模拟

根据幂律流体的本构方程,采用欧拉法建立了空气-幂律非牛顿流体两相流动方程,在此基础上对拟塑性幂律流水煤浆的掺气管输的减阻效应进行了数值计算及理论分析。计算及理论分析表明,在高黏幂律流体中,采用适当方法掺入少量气体可以达到降低流动阻力的效果。减阻效应出现在输入气液体积比小于0.08的范围内,当输入气液体积比为0.012 5~0.031 3时,减阻效果最好,此时减阻率可达13%以上。此外,气泡直径也对减阻效果有一定影响,为了获得好的减阻效果,应采用适当方法将掺入流体的空气所形成的气泡直径控制在1~2 mm以内。     

顺序输送管道油品置换过程的水力计算

根据一元不稳定流的能量方程和管内介质的连续性条件，推导出刚性顺序输送管路内含有两种油品时的比能量平衡方程，对于两种油品处于同一流动状态，且不计沿线高程变化时，本文推导出比能量平衡方程的解析解，对于两种油品处于不同流态或考虑管路沿线高程变化时，采用变步长龙格－库塔法求解比能量平衡方程，无论采用何种解法，都可算出任意时刻管路中的油品流速，压力以及混油界面的位置。     

气液混输管道清管模型应用研究

清管球在管道中运行时,受到流体的阻力形成液塞.模拟液塞在管道中流动的模型主要有McDonald-Baker模型和Minami模型两大类,用于模拟管道内稳态和瞬态流动的流体.针对管道中气液两相流体,采用上述两类模型进行模拟计算,并与实验结果相比较,得出结论:对于精度要求较高的情况下,模拟两相流管道中的流体采用某一种清管模型不能满足精度要求,应根据管道中气液混合的速度和清管球的运行速度来确定,不同阶段,采用相对应的清管模型来计算管道清洗的时间和速度.     

管道投产时期翻越点后水隔离段稳态流动分析

管道中不满流动状态的存在对管道的正常运行和停输产生较大影响,容易引起管道事故.因此,对地形起伏管道翻越高峰点后的流动特点进行了分析,根据流体力学连续性方程和动量方程建立了不满流动的数学模型,并结合现场数据进行了投产时期水隔离段的不满流动截面参数计算;通过分析计算结果可知,影响不满流段气体含量的因素包括管道坡度、流体流量...     

两相管流工艺计算软件的研制

利用流体力学理论，结合目前国内外最新的两相流理论和实验研究成果，在描述气液两相管流水力计算、热力计算和流型判断的数学物理模型的基础上，研制出适用于海洋、沙漠、丘陵地区，原油与伴生气、凝析天然气与凝液混合输送工艺的一套新的计算模拟软件TFTCS．对TFTCS的结构、功能、适用范围作了介绍，用该软件对某湿天然气管线进行了模拟计算，同管线生产数据进行了对比，并与国外同类软件PIPEPHASE进行了对比验算。实际应用表明，该软件功能完善、操作方便、计算结果可靠，能满足油气混输管线的设计计算和生产管理的需要。     

T形管内气液相分离特性数值模拟

采用CFD模拟手段,对气液两相流流经T形管时流动特性进行了研究。以水及空气作为模拟介质,采用计算流体力学软件PHOENICS为模拟器,研究了不同入口气液混合流速下,T形管内速度、压力及含气率分布特性。并将模拟后结果与Ottens所得数据进行对比,结果表明CFD模拟与实验研究所得到的T形管内速度特性较吻合。     

基于双向流固耦合的流线型箱梁断面颤振分析

文章以大型有限元分析软件Ansys-Fluent为计算平台,基于计算流体动力学方法,采用大涡模拟湍流模型,求解不可压缩流体N-S方程,对在不同风速下苏通大桥的流线型箱梁断面的振动响应进行了CFD数值模拟研究。研究结果表明:当来流风速处于145m/s附近时,发生了"软颤振"现象;当风速超过147m/s时,发生了明显的"颤振"现象,说明该流固耦合计算方法所得出的数值模拟结果与已有文献试验结果吻合较好。     

圆形直管湍流光滑管区的摩擦因数计算

提出了一个简单适用的显式方程,可用于流体处在直圆形湍流光滑管区时的摩擦因数的计算。在3000≤Re≤108时,该方程的计算结果与卡门-普朗特方程的平均偏差为0.503%,最大偏差不超过0.87%,其计算精度高于其他现有的经验公式。     

清管器在输油管道中的运动规律研究

在分析清管物理模型的基础上,建立了清管器前段塞流动的特征参数计算模型、动态数学模型以及相应的数值计算方法,并进行了数值模拟。利用数学模拟方法可以计算清管过程中管线的压力分布,利用压力分布可以跟踪清管球在管线内的运行,这为混输管路的运行管理提供了理论依据。     

管道内污水两相流的阻力计算

目前的污水管道设计是将污水在管道内的流动视为单相均匀流,主要用谢才(Chezy)公式进行水力计算。由于存在管线长、流量大以及区域地形变化幅度较大等因素,建设区域排水系统需要采用新的方法,以便较准确的计算水头损失。文中将污水视为液-固两相流体。对于沿程阻力的计算,将流体分为均质流与非均质流,分别给出沿程阻力系数的计算公式;对于局部阻力,则借用气-固两相流动的局部阻力系数计算公式。最后得出了两相流情况下与单相流情况下的阻力系数区别。结论是沿程阻力系数的区别可不计,局部阻力系数差别较大,在进行设计时必须考虑。     

含水合物相变多相内流深水立管管内流动特征分析

在深海立管中,开采的天然气水合物受到环境因素和自身性质的影响,进行水合物的生成和分解等反应,使得管内流变成复杂的多相非平衡流,影响开采立管的安全性,容易引发安全事故。基于分子热力学,建立了天然气水合物在受温度压力变化影响下的生成分解相平衡模型,并在相平衡模型基础上考虑气液固三相的性质变化,得到由气液固各相连续方程、能量方程、动量方程组成的天然气水合物多相非平衡流控制方程。结合有限差分法分析得到不同参数对开采立管内多相流流动特性的影响规律。     

油气管道中可燃气体爆炸特性的数值模拟

以RNGκ-ε湍流模型及EBU-Arrehnius燃烧模型为基础,建立了可燃气体单步化学反应湍流爆炸模型,以有限体积法求解爆炸流动及反应控制方程,从而对二维油气管道中可燃气体爆炸的过程及规律进行了数值模拟.模拟结果与实验数据有着较好的一致性.所做的工作为油气管道受限空间中可燃气体爆炸特性及规律的进一步研究及工业防爆抑爆技术的工艺实施、系统设计和关键参数计算提供理论依据.     

管道系统中局限阻力计算

管道系统中局部阻力的计算有几种方法,通常采用当量长度法和阻力系数法。由于流体在管件、阀门内的层流或湍流的性质与直管内层流或湍流的性质不同,当量长度法估算管件阻力降不够精确,而且阻力降与雷诺数及管件尺寸有关,单常数阻力系数法也不够精确,３－Ｋ方程能更准确地许出管件的阻力降。     

低雷诺数下突扩管流的CFD数值计算

边界突然扩大的流动是管道输运工程中一种常见的流动现象.应用计算流体力学(CFD)中PHOENICS软件的VR编辑环境,在柱坐标系下建立了突扩管在低雷诺数条件下物理模型,采用正交网格划分,对牛顿流体层流下管路突扩情况进行了数值模拟,通过Origin后处理软件对计算结果进行了数据处理,分析了管路突扩回流时速度和压力的流场的分布情况.结果可以很好地反映突扩管流的基本特征,对石油生产中常见的此类问题的研究提供理论依据.     

天然气长输管道管存计算方法研究

目前,大多数管存计算公式采用稳态方法,精度较低。为精确计算管道管存,应精确计算存气管道气体温度、压力及压缩因子。文中将管段内气体由起点至终点参数动态变化看作一个多变指数为n的热力学参数变化过程,依据气体流动状态方程、运动方程推导出新的管存计算公式,计算过程采用分段计算累加的方法。经实例计算,与其他计算公式及TGNET软件模拟结果进行对比,推导公式计算精度较高。     

基于CFD模拟的站场弯头流噪声分析

天然气在弯头内流动时,由于湍流及涡流的作用,极易产生流体动力性噪声。以不同弯曲半径弯头为研究对象,基于大涡模拟对弯头流噪声问题进行流场模拟、声压等级计算。由于二次流的作用,弯头内侧壁面噪声等级要高于外侧壁面附近的噪声等级;而缓变流的影响,使得内壁面噪声等级随着弯头弯曲半径的增加而降低。数值计算的结果为站场弯头选型、流噪声防控方法的研究提供参考。