超音速喷管雾化器设计及理论研究

摘要

天然气开采过程中，由于井底产生积液，使气井无法正常生产的现象在各大气田普遍存在，因此清除井底积液是天然气开采过程中的一项重要工作。近几年，超音速雾化排水采气技术被提出，利用天然气的能量将井底积液雾化。本文在此基础之上，设计了一种超音速喷管雾化器，并进行了相关理论研究。
　　本文对超音速雾化排水采气技术进行总体方案设计；对超音速喷管雾化器的结构进行了设计，研究了气流在拉伐尔喷管内的流动规律，结合拉伐尔喷管的设计方法对喷管进行设计；利用Fluent流体分析软件，首先对所设计的拉伐尔喷管进行仿真，验证了所设计喷管的合理性，再对雾化器内部的流场进行仿真，得到气体的速度云图及雾化液滴的分布情况，分析了气相压力、液相质量流率、气液入口夹角及混合孔直径对雾化效果的影响，最后对可携带出最大液滴的尺寸进行了研究；设计了一套试验系统及雾化器模型进行试验研究，通过改变气相和液相入口压力观察其对雾化效果的影响。通过研究发现所设计的雾化器雾化后的液滴直径小于可携带的液滴直径，可完全被携带出井筒。
　　本文在雾化排水采气技术领域做了初步研究，为后续雾化排液研究提供了重要的参考作用。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景、目的及意义

1.2传统排水采气技术及应用

1.3超音速雾化排水采气技术研究概况

1.4论文主要研究内容

1.5创新点

第二章 超音速雾化排水采气总体方案设计

2.1超音速雾化排水采气系统设计

2.2超音速雾化排水采气系统生产工艺设计

2.3本章小结

第三章 雾化器结构设计

3.1雾化器工作原理

3.2气流在喷管中流动规律的研究

3.3雾化器结构设计

3.4本章小结

第四章 雾化器流场仿真研究

4.1雾化数学模型的建立

4.2拉伐尔喷管流场仿真

4.3雾化器流场仿真

4.4工况参数对雾化效果的影响

4.5结构参数对雾化效果的影响

4.6 可携带最大液滴尺寸研究

4.7本章小结

第五章试验研究

5.1试验方案设计

5.2试验现象及数据分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文