固液两相流

摘要： 为研究颗粒浓度对离心泵性能及磨损的影响规律,采用CFD-DEM(Computational Fluid Dynamics-Discrete Element Method)对离心泵内部固液两相流进行数值计算。通过监测过流部件的磨损率和颗粒的运动,分析了不同颗粒浓度时叶片的磨损率、颗粒的平均速度、颗粒与壁面的接触次数和接触力。研究结果表明:随着浓度的增加,扬程和效率减小,叶轮的磨损率增大,叶片比前后盖板更易被磨损,叶片的磨损区域由点状衍变为片状;当颗粒浓度为3%时,颗粒在叶轮内运动时间最长,导致接触次数、接触力和接触区域最大;接触力较大的区域在叶片中间位置,颗粒与吸力面之间的冲击角接近90°,导致不同浓度下吸力面中间磨损最严重。

摘要： 为研究固相颗粒粒径大小对冰浆类固液两相流流变特性的影响,本文选用三种平均粒径分别为0.31、0.43和0.51 mm的聚乙烯颗粒(密度约为0.922 g/cm^(3))作为固相,改变混合浆体的流速及固相质量分数,测量浆体在水平圆管内流动的压降值,根据剪切应力与剪切速率的关系,确定了分段拟合流变方程的方法,分析了固相颗粒粒径大小对冰浆类固液两相流流变特性的影响。实验结果表明:混合浆体的剪切应力会随着颗粒粒径、固相质量分数以及剪切速率的增大而增大,浆体表现为剪切增稠流体,其流变指数总是大于1。在颗粒粒径不变的情况下,浆体的流变系数会随着固相质量分数的增大而增大。当固相质量分数较低小于15%,流变系数会随着粒径的增大而显著增大。

摘要： 为探讨高速潜水轴流泵输送含沙水时叶轮的磨损情况,采用Particle非均相流模型和Finnie磨损模型对高速潜水轴流泵内固液两相流进行数值模拟,揭示了不同流量和颗粒直径条件下高速潜水轴流泵叶轮流道内的两相流动规律。结果表明:在叶片压力面上,固相颗粒主要集中于出口处和靠近轮毂处;在叶片吸力面上,固相颗粒主要集中在进口处;随着流量的增大,在压力面上,固相颗粒分布范围有所减小,但是固相体积分数相对提高,导致磨损程度也相应的增大;在叶片压力面中间流线处,流量为400 m^(3)/h时,叶片进口和出口附近固相体积分数较大,其中叶片出口附近达到最大为26%;在轮毂流线处,叶片进口的固相体积分数在流量为300 m^(3)/h时最大,为20.6%,叶片出口附近的固相体积分数在流量为400 m^(3)/h时最大,为41.1%;随着固相颗粒粒径的增大,颗粒运动速度从23.80 m/s增大至24.89 m/s,运动轨迹向轮缘处靠近,叶片压力面出口处、轮毂处以及吸力面进口处磨损明显增大。

摘要： 采用计算流体力学方法对混砂车搅拌罐瞬态状态下的混合性能进行仿真分析,得到搅拌罐达到基本均匀情况的混合时间和排出口的均匀度,仿真结果对比分析表明存在内筒的结构能够得到更高的混合均匀度。在此基础上对搅拌罐内筒上的入水口结构进行数量上的改进,对比得出搅拌罐内筒上入水口数量与搅拌装置混合时间和混合均匀度之间的关系,即入水口数量越多,排出口密度分布越均匀,为混砂搅拌装置的设计提供了理论依据。

摘要： 多沙河流上具有调峰功能的水轮发电机组运行工况转换非常频繁,水轮机经常偏离最优工况运行,导致活动导叶磨损破坏严重。为揭示运行工况对水轮机活动导叶区域固液两相流动规律的影响,建立了黄河某多沙电站原型水轮机全流道三维水体模型,采用欧拉-欧拉两相流模型和RNG k-ε湍流模型对水轮机不同出力工况进行了固液两相流数值模拟计算,对不同运行工况下导叶区域的压力、流速、含沙量等进行了分析。结果表明:含沙水流会使导叶区域最小压力减小,从而增加空化发生机率;出力工况对导叶区固液两相流动影响较大,随着水轮机出力减小,导叶区最大流速反而增大,活动导叶迎水面与背水面的速度差也逐渐增大,小出力工况下,座环靠近鼻端位置高泥沙浓度区域扩散变大,活动导叶表面泥沙浓度由顶端至底部逐渐增加,活动导叶头部位置泥沙浓度最高。研究结果能够为预测多沙河流水轮机活动导叶易磨损位置和研究抗磨蚀对策提供技术支撑。

摘要： 基于螺旋滚筒破岩工作特点,建立多金属硫化物集矿抽吸流场模型,利用Fluent软件对多金属硫化物集矿过程的固液两相流动进行数值模拟,分析矿物初始运动状态、矿物粒径、抽吸管道结构参数、抽吸水流速度等对抽吸性能的影响。研究结果表明:对多金属硫化物进行收集时应尽量提高多金属硫化物的初始运动速度;矿物粒径越大抽吸难度越大,应控制矿物粒径在10~30 mm范围内;抽吸管道直径与抽吸完成率呈正相关,综合考虑抽吸完成率和抽吸浓度,建议抽吸管道内径为150 mm,并加装导流罩;抽吸水流速度与抽吸完成率呈正相关,但抽吸水流速度不是越大越好,综合考虑抽吸效率与能耗,建议抽吸水流速度取值范围为7~8 m/s。

摘要： 利用CFD冲蚀计算模型,对弯径比为2的两种不同口径弯管在不同的压力、温度和流速工况下展开冲蚀仿真研究。研究发现温度对冲蚀结果影响较大,原油输送温度为60°C,输送速度为4m/s时,弯管的弯头平均冲蚀率达到较低值。DN50弯管的冲蚀位置分布在45°~75°位置,DN100弯管的冲蚀位置分布在60°~75°位置,研究结果为原油输送管路安全防护提供一定参考依据。

摘要： 目的研究加砂压裂过程中,压裂液排量和含砂比对套管射孔孔眼冲蚀的影响规律。方法运用CFD数值模拟方法,针对射孔套管内流场、流迹特性和颗粒轨迹开展模拟分析,并使用E/CRC和Oka冲蚀模型模拟了压裂施工排量为5~15 m^(3)/min、压裂液含砂比为8%~23%工况下套管射孔孔眼及附近的冲蚀情况,总结其影响规律。结果随着排量的增加,孔眼处流速激增,压降达到5.5 MPa,但在管底形成一定憋压。E/CRC冲蚀模型考虑了颗粒数量的影响,相比于Oka冲蚀模型更适合于压裂过程中套管孔眼系统冲蚀的实际情况,在孔眼处上部流量进口方向的冲蚀速度明显大于下部管道方向,且冲蚀程度向四周逐渐减小,E/CRC模型的最大冲蚀速率由2.14×10_(‒8) kg/(m^(2)·s)上升至5.85×10^(‒8) kg/(m^(2)·s)。随着压裂液含砂比的上升,E/CRC模型在孔眼处的最大冲蚀速率由2.21×10^(‒8) kg/(m^(2)·s)上升至95.6×10^(‒8) kg/(m^(2)·s),孔眼附近管壁受冲蚀区域和冲蚀速率均逐渐增大,并在含砂比达到20%以上时,孔眼附近管壁最大冲蚀速率与孔眼处已相差无几。结论排量和含砂比均与孔眼冲蚀速率成正相关,且含砂比的增大还会加速孔眼附近管壁的冲蚀。建议在高排量时使用低含砂比,高含砂比时使用低排量,以减少孔眼及附近管壁的冲蚀。

摘要： 为了提高大位移水平井钻井过程中井眼环空的岩屑颗粒运移效率,文中以岩屑颗粒运移速度作为评判运移效率指标,采用CFD-DEM耦合模型进行数值模拟,分析了钻杆偏心度、钻井液入口流速、钻杆转速和岩屑粒径对岩屑颗粒运移速度的影响规律。模拟仿真结果得出:钻杆偏心度的增大将导致悬浮层岩屑颗粒平均运移速度降低,其中偏心度大于0.50时,岩屑颗粒更易形成岩屑床;岩屑粒径的增大将使得沉降速度增大,从而导致岩屑颗粒运移速度降低,岩屑粒径超过1.5 mm时,岩屑颗粒运移速度降低较为明显;提高钻杆转速,对岩屑颗粒运移速度的提升效果较小,但会使得岩屑滞留量减少;增大钻井液入口流速,能够使得岩屑颗粒运移速度同比例增大。为了减少岩屑床的形成,增大井眼清洁程度,应增大钻杆转速与钻井液入口流速,减小岩屑粒径。文中所建立的耦合模型也可为岩屑颗粒运移的研究提供一定的理论指导。

摘要： 目的研究压裂泵作业过程中泵阀阀隙流场的冲蚀磨损特性,探究其主要影响因素与影响规律。方法基于固液两相流基本理论与冲蚀模型,采用计算流体力学(CFD)方法模拟泵阀阀隙流场的冲蚀磨损行为,探究支撑剂粒径、质量流量、泵阀半锥角、阀座孔入口半径、阀盘升程等参数对泵阀冲蚀特性的影响。结果泵阀的冲蚀磨损主要表现为支撑剂对阀盘边缘处的直接冲击与对阀座锥面处的切削作用。支撑剂粒径由0.0625 mm增大到0.375 mm时,最大冲蚀速率增大了4.80倍,继续增大到1.5 mm时,最大冲蚀速率减小了76.12%;当其质量流量由5 g/s增大到25 g/s时,最大冲蚀速率增大了3.84倍。当泵阀半锥角由30°增大到50°,阀盘升程由5 mm增大到15 mm时,最大冲蚀速率分别减小了95.55%与92.57%;随着阀座孔入口半径由30 mm增大到50 mm,最大冲蚀速率增大了10.47倍。同时,阀盘升程的增大还会显著影响冲蚀磨损区域的分布。结论压裂泵泵阀的最大冲蚀速率随支撑剂粒径的增大先增大后减小,随阀座半锥角与阀盘升程的增大而减小,随支撑剂质量流量与阀座孔入口半径的增大而增大。其中,泵阀结构参数对泵阀冲蚀磨损的影响更为显著。

摘要： 作为造纸工业的主要原料，纸浆悬浮液的内部结构特性和其流动特性对纸浆的输送加工过程以及纸张质量具有重要的影响。纸浆悬浮液属于固液两相流的研究范畴，近年来，对以纸浆悬浮液为代表的细长颗粒固液两相流的研究逐渐成为固液两相流研究热点。本研究围绕宾汉流体、固液两相流体的理论模型、两相流数值模拟及实验方法,展开较系统的综述.①着重对宾汉流体及纸浆悬浮液的流变特性进行比较和分析.②就上述理论在离心泵中的应用现状进行了概述.③总结了固液两相流泵的结构、设计特点,并比较了相关的数值模拟及实验方法.④总结上述理论及实验方法的优缺点,结合最近开展的含纤维颗粒泵流动的实验研究工作,分析实验中存在的问题,提出改进的途径.以期为固液两相流动,尤其对悬浮流泵送设备的研究提供参考.

摘要： 本文利用Fluent计算软件提供的Mixture多相流模型,对圆柱后台阶两相绕流流动进行数值计算,初步揭示了流道内固液两相流速度场分布、压力场分布以及内部流场的变化规律.从而直观的得出结论,由于流场内圆柱的存在导致过流面积突然减小,流速增大,导致势能即压力能减小.泥沙颗粒在圆柱前端及后台阶区域内存在集中现象,此刻固液混合的流体对材料的磨损和冲蚀产生最大值.

摘要： 为研究双流道污水泵输送固液两相流时非定常压力脉动和径向力特性,基于Mixture多相流模型和拓展的标准k-ε湍流模型对泵内流进行了非定常数值计算,研究了隔舌附近间隙流道内监测点处压力脉动及不同叶轮外径D2(101mm、103mm和105mm)时双流道泵叶轮径向力分布与变化特性,并进行了试验验证.结果表明设计工况下间隙流道内各监测点在加入适量颗粒前后压力脉动主频均为叶频,且颗粒加入后各监测点处压力脉动强度均有不同程度减弱且最大减小量为25.86％.各工况下随D2增大径向力有从坐标系第四象限向第二象限集中分布的趋势,随固液两相流流量的变大各D2下叶轮径向力矢量中心都在从坐标系第二象限向第四象限移动且径向力的分布和变化更具有规律性.

摘要： 为深入了解多级离心泵叶轮和导叶内部固液两相流动状态,基于CFD软件ANSYS CFX,结合双流体模型,计算了额定工况下,固相体积分数分别为0％和20％,固液两相密度比为1.468时,两级离心泵内部三维非稳态固液两相流动.结果表明:固相的加入对会降低多级泵的出口压力;固相的存在对于液相流场具有一定影响;流场中固体颗粒的分布与其所在流场区域有相应关系,叶轮中,叶片进口处压力面与吸力面均有较高固相体积分数,叶片出口处压力面固相体积分数高于吸力面;导叶中,正导叶进口处固相体积分数较高,反导叶正面进口处有较高固相体积分数;叶片进出口处局部磨损较为明显,正导叶进口与反导叶进口处局部磨损较为明显.固体颗粒的运动规律对于固液两相流泵的设计具有一定参考价值.

摘要： 为了分析不同颗粒密度下动静叶栅内固液两相流动特性,基于大涡模拟和Mixture多相流模型,运用Fluent软件对动静叶栅内的固液两相湍流流场进行了数值模拟.计算结果表明:颗粒密度增加时,扬程先减小后增大;效率出现了不同程度的波动;动叶栅进口出现负压区并且负压区面积逐渐增大,增加了空化发生的可能性;静叶栅出口处压力逐渐增大;当固相密度小于液相密度时,叶轮流道内的颗粒体积分数从压力面到吸力面逐渐增加,固体颗粒在叶轮吸力面侧分布较多;当固相密度大于液相密度时,叶轮流道内的颗粒体积分数从吸力面到压力面逐渐增加,固体颗粒在叶轮压力面侧分布较多;动静叶栅干涉区出现较多的涡量值较大的区域,表明动叶与静叶的相互干涉对流动特性的影响较大.

摘要： 本文在不同雷诺数即不同的入口速度的条件下,运用欧拉-拉格朗日离散相模型(DPM),用水作为连续相,沙粒作为离散相,运用SIMPLE算法对于后台阶圆柱绕流中台阶表面的磨损做出模拟分析.探索不同雷诺数对磨损率的影响以及磨损区域的分布规律.结果表明:颗粒相与液相的运动规律基本一致;下台阶表面的平均磨损率随着雷诺数的增大先增大后减小,这是因为流动中卡门涡街是造成磨损的主要原因而雷诺数影响了卡门涡街生成、脱落和消散的速度.

摘要： 本文在不同雷诺数即不同的入口速度的条件下,运用欧拉-拉格朗日离散相模型(DPM),用水作为连续相,沙粒作为离散相,运用SIMPLE算法对于后台阶圆柱绕流中台阶表面的磨损做出模拟分析.探索不同雷诺数对磨损率的影响以及磨损区域的分布规律.结果表明:颗粒相与液相的运动规律基本一致;下台阶表面的平均磨损率随着雷诺数的增大先增大后减小,这是因为流动中卡门涡街是造成磨损的主要原因而雷诺数影响了卡门涡街生成、脱落和消散的速度.

摘要： 本文在不同雷诺数即不同的入口速度的条件下,运用欧拉-拉格朗日离散相模型(DPM),用水作为连续相,沙粒作为离散相,运用SIMPLE算法对于后台阶圆柱绕流中台阶表面的磨损做出模拟分析.探索不同雷诺数对磨损率的影响以及磨损区域的分布规律.结果表明:颗粒相与液相的运动规律基本一致;下台阶表面的平均磨损率随着雷诺数的增大先增大后减小,这是因为流动中卡门涡街是造成磨损的主要原因而雷诺数影响了卡门涡街生成、脱落和消散的速度.

摘要： 本文在不同雷诺数即不同的入口速度的条件下,运用欧拉-拉格朗日离散相模型(DPM),用水作为连续相,沙粒作为离散相,运用SIMPLE算法对于后台阶圆柱绕流中台阶表面的磨损做出模拟分析.探索不同雷诺数对磨损率的影响以及磨损区域的分布规律.结果表明:颗粒相与液相的运动规律基本一致;下台阶表面的平均磨损率随着雷诺数的增大先增大后减小,这是因为流动中卡门涡街是造成磨损的主要原因而雷诺数影响了卡门涡街生成、脱落和消散的速度.

摘要： 为研究涂层厚度对扬黄泵性能和内部流动的影响,本文以一台双吸式离心泵为研究对象,分别对叶轮和蜗壳进行涂层处理,涂层厚度为1mm、2mm、3mm和4mm,在0.8Q、1.0Q和1.2Q3个工况下,分别对叶轮和蜗壳不同涂层厚度的组合方案进行了固液两相数值计算,并对无涂层模型泵进行了外特性实验.研究表明:与实验值相比,模型泵扬程的相对偏差均在6％以内,效率偏差均在5％以内,验证了数值模拟的准确性;仅对叶轮流道进行涂层处理和同时对叶轮、蜗壳流道进行涂层处理比仅对蜗壳流道进行涂层处理对泵的性能影响大;与仅对叶轮进行涂层处理相比,涂层厚度相同时,叶轮和蜗壳同时进行涂层处理时模型泵叶轮流道和蜗壳出口边的磨损减小,但随着涂层厚度的增加,蜗壳出口处会出现回流现象.综合分析认为同时对叶轮、蜗壳表面进行涂层处理且厚度为2mm为宜.研究结果可为应用涂层技术提高泵的抗磨蚀性能提供依据.

摘要： 本发明公开了一种气液两相流分配器与气液两相流分配方法。分配器设有混合管(1)、分配腔筒体(6)、转动轴(10)。混合管内沿轴向设有螺旋板(3)，混合管的入口附近设有节流孔板(2)、出口附近设有分布板(5)，分配腔筒体的入口附近设有支架(7)。分配腔筒体的内表面上设有固定隔板(8)，转动轴的外表面上设有转动隔板(9)。端板(13)上设有第一分配腔出口管(11)和第二分配腔出口管(12)，第一分配腔出口管与第一分配腔相通，第二分配腔出口管与第二分配腔相通。本发明还公开了一种气液两相流分配方法，使用上述的气液两相流分配器。本发明可用于石油、化工、核工业等领域，实现气液两相流的按比例精确分配。

摘要： 本发明提供一种板翅式换热器气液两相流均布装置，所述板翅式换热器内部顺着流体流动的方向，从下至上依次包括翅片流道Ⅰ区、液体分配封条、翅片流道Ⅱ区、气体分配封条、翅片流道Ⅲ区；所述翅片流道Ⅰ区、翅片流道Ⅱ区、翅片流道Ⅲ区为内部设有换热翅片的流道，所述液体分配封条的长度、气体分配封条的长度和换热器的宽度一致；本发明还涉及一种气液两相流在板翅式换热器内部混合的方法；本发明装置及混合方法在换热器中部汇入气液两相流时，可改善两相流流体分配的均匀性，减少气液两相流体在板翅式换热器中的进出口数量，减少再分配两相流体的流量，降低流体阻力，在保证换热器面积时缩短换热器的长度。

摘要： 本发明涉及用于水平井气液两相管流机理研究的模拟装置及方法，该装置主要由气源、玻璃管、气液分离器、气体流量计、液体流量计组成，所述玻璃管入口端连有气源，出口端连有气液分离器，所述玻璃管与气源之间有调压阀，调压阀连有压力表，所述气液分离器分别连有气体流量计和液体流量计，所述玻璃管同时包含水平管段、弯管段及垂直管段，水平管段与垂直管段夹角为α，α介于30°～150°之间。该装置原理可靠，操作方便，对研究水平井气液两相管流机理，提供了极大便利，使用该装置仿真水平井气液两相管流的方法，可定性认识不同井轨迹、积液量及气产量条件下的气液两相管流特征，为存在产液潜力的水平井的生产提供指导性意见。

摘要： 本发明公开了一种气液两相流分配器与气液两相流分配方法。分配器设有混合管(1)、分配腔筒体(6)、转动轴(10)。混合管内沿轴向设有螺旋板(3)，混合管的入口附近设有节流孔板(2)、出口附近设有分布板(5)，分配腔筒体的入口附近设有支架(7)。分配腔筒体的内表面上设有固定隔板(8)，转动轴的外表面上设有转动隔板(9)。端板(13)上设有第一分配腔出口管(11)和第二分配腔出口管(12)，第一分配腔出口管与第一分配腔相通，第二分配腔出口管与第二分配腔相通。本发明还公开了一种气液两相流分配方法，使用上述的气液两相流分配器。本发明可用于石油、化工、核工业等领域，实现气液两相流的按比例精确分配。

摘要： 本发明公开了一种气液两相流分配器与气液两相流分配方法。分配器设有混合管(1)，混合管内设有螺旋板(3)和节流孔板(2)。混合管的出口与开孔筒体(7)的内腔相通，开孔筒体设于分配腔筒体(6)的内腔中。转动板(10)上设有转动轴(15)，分配腔筒体的内表面上设有固定隔板(8)，开孔筒体(7)的外表面上设有转动隔板(9)。第一分配腔出口管(11)与第一分配腔(16)相通，第二分配腔出口管(12)与第二分配腔(17)相通。本发明还公开了一种气液两相流分配方法，使用上述的气液两相流分配器。本发明可用于石油、化工、核工业等领域，实现气液两相流的按比例精确分配。

摘要： 本发明提供一种板翅式换热器气液两相流均布装置，所述板翅式换热器内部顺着流体流动的方向，从下至上依次包括翅片流道Ⅰ区、液体分配封条、翅片流道Ⅱ区、气体分配封条、翅片流道Ⅲ区；所述翅片流道Ⅰ区、翅片流道Ⅱ区、翅片流道Ⅲ区为内部设有换热翅片的流道，所述液体分配封条的长度、气体分配封条的长度和换热器的宽度一致；本发明还涉及一种气液两相流在板翅式换热器内部混合的方法；本发明装置及混合方法在换热器中部汇入气液两相流时，可改善两相流流体分配的均匀性，减少气液两相流体在板翅式换热器中的进出口数量，减少再分配两相流体的流量，降低流体阻力，在保证换热器面积时缩短换热器的长度。

摘要： 本实用新型公开了一种气液固三相或液固两相径向流反应器，包括外壳、内件，外壳与内件间形成环隙；内件包括同轴的主进口分布器和主出口分布器，在主出口分布器底端和顶端分别设有辅进口分布器、辅出口分布器；主进口分布器包括多孔分布管，多孔分布管位于辅进口分布器和辅出口分布器间的管壁设有分布小孔，在多孔分布管外套设有多孔二次分布管，多孔二次分布管与多孔分布管间留有环隙，在多孔二次分布管外设有通流网，在通流网外侧设有第一丝网；主出口分布器为由催化剂筒体、第二丝网和多孔分布筒构成的桶状结构；在主出口分布器底端设置有封头，在主出口分布器顶端设置有筒壁开孔的导流筒。径向流反应器流体分布效果好，通流截面积大，阻力低。

摘要： 气液两相流重力热机、废水处理发电一体化气液两相流重力热机，包括液压马达及与液压马达连接的发电机，所述液压马达进液口的冷侧管道内和出液口的热侧管道内分别为能够形成压差的液态流体和气液两相流体，液态流体和气液两相流体具有不同密度。热侧管道连接气液分离器，热侧管道内的气液两相流体通过气液分离器分离后，液体进入冷侧管道内作为液态流体，液态流体通过液压马达后加热形成气液两相流体，形成流体循环。

摘要： 本实用新型公开了一种用于在线测量气液两相流的气液两相流含气率测量系统，包括：至少一对探针，所述至少一对探针在使用时与气液两相流接触；和阻抗测量单元，所述阻抗测量单元与所述至少一对探针电连接；所述至少一对探针中的每个探针包括尖端以外的部分附着有绝缘膜的导电本体。通过所述气液两相流含气率测量系统，能够实时测量气液两相流中的气泡大小、分布以及局部空泡份额。

摘要： 本实用新型涉及气固或液固两相流测量技术领域，公开一种气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探针，其包括：探头，其包括探头本体、光源管和信号耦合管；电路板；光源管，其电连接在电路板上且正对光源管设置；光电管，其电连接在电路板上且正对信号耦合管设置；信号接收件，其与电路板连接；端盖，信号接收件固定连接在端盖上。本实用新型公开的气固或液固两相流中固体颗粒的速度测量探针结构紧凑、使用方便，光源管发出的光通过光源耦合管进入探头本体，进而传输至固体颗粒，固体颗粒反射光到信号耦合管，光电管接收光信号并转为电信号传输到电路板，电路板将电信号传送至信号接收件进而测得固体颗粒的运动速度。