多相流

摘要： 为保障海底稠油集输管线的安全停输与顺利启动,以旅大稠油为研究对象,利用Anton Paar Rheolab QC流变仪分析稠油及其乳状液流变特征与再启动力学响应特性,通过SPSS软件,对正交启动实验数据进行非线性回归分析,建立四参量七系数的启动应力模型;自主研制了室内环道再启动实验装置,分析停运管线在不同工况下启动压力的变化规律,将基于启动应力模型的再启动压力预测值与实测值相比较,评估其预测可靠性。结果表明,稠油乳状液初始启动应力随时间的变化可分为3阶段,即启动应力上升阶段、衰减阶段、平衡阶段;再启动压力预测值与实测值平均相对误差绝对值为16.38%,再启动压力随温度升高而降低,随启动流量升高而升高,适当升高启动流量能减少管线启动时间,但将伴随着再启动压力的升高。

摘要： 废水系统属于民用飞机机载系统的重要组成部分,污水排放的有效性直接关系到乘客的乘坐舒适性与健康。因此,有必要对民用飞机废水系统中的气液固三相流动进行研究。采用欧拉方法模拟废水管路的气液固三相流动,对飞行高度、马桶工作状态因素对废水排放的影响进行分析。结果表明:仅最远端马桶工作时,随着飞行高度的增加,废水流动的核心峰值时间提前,废水完全排出所需时间从3.31 s缩短至1.87 s,废水均能快速排入废水箱;当三个马桶同时工作时,靠近废水箱的马桶开启会减小废水管路中的负压,不同横截面流速平均下降了66.5%,导致最远端马桶废水无法快速排出,排放效率有所降低;当靠近废水箱的马桶冲洗时间调整为2 s,同时将最远端马桶单独开启时,可以保证最远端马桶中的废水完全排入废水箱。

摘要： 针对大方坯连铸结晶器内的流动和卷渣行为进行了三维数值模拟仿真,应用大涡模拟模型模拟湍流、应用VOF模型模拟渣相‒钢液和空气‒渣相‒钢液的多相流.研究对比了钢液单相流动、渣相‒钢液两相流动和空气‒渣相‒钢液三相流动3种模型下结晶器内的流动、钢‒渣界面液位形状和波动及卷渣行为,并通过工业用计算机断层成像技术(工业CT)检测了连铸坯中大颗粒卷渣类夹杂物数量随着电磁搅拌电流强度的变化.结果表明,在150 A、2 Hz结晶器电磁搅拌下,3种模型得到的结晶器内钢液流场差别较小,但在钢‒渣界面处差别较大.钢液单相模型下钢液表面流动速度比其他两种模型钢‒渣界面处的速度更大.渣相‒钢液两相模型和空气‒渣相‒钢液三相模型的卷渣速率分别为0.00118和0.00040 kg∙s^(−1).渣相‒钢液两相模型条件下,由于上表面即渣的顶面不能弯曲,所以钢‒渣界面处的湍动能没有得到耗散,所以比三相模型的湍动能更大,因此其预测的卷渣速率偏大.当搅拌电流强度增大到300 A,渣相‒钢液两相模型和空气‒渣相‒钢液三相模型的卷渣速率分别为150 A条件下的5倍和15倍;当电流频率增大到4 Hz,渣相‒钢液两相模型的卷渣速率变化很小,空气‒渣相‒钢液三相模型的卷渣速率降低为2 Hz条件下的1/3.因此,为了正确的模拟和预测结晶器钢‒渣界面处的卷渣行为,必须使用空气‒渣相‒钢液三相瞬态模型进行模拟仿真.

摘要： 某气田在生产过程中,地面集输管线(包括三通、弯头、法兰等)发生多起穿孔或爆管事件,严重影响正常安全生产。通过管内腐蚀产物组成的能谱分析,管内多相流计算,腐蚀和冲蚀模型验证,腐蚀部位流场分析等,对该气田管线腐蚀的影响因素进行了研究。结果表明:管线和管件的穿孔或爆管主要是CO_(2)腐蚀和冲刷腐蚀引起的,管内介质流速较高时缓蚀剂的缓蚀效果会降低,通过流场与腐蚀数据耦合,明确了适合该气田工程应用的冲刷腐蚀临界流速,并提出了控制管线与管件腐蚀的防护措施。

摘要： 钻井钻遇高压、高产气层后,井漏、气侵及溢流等复杂情况多发。目前,井口防喷器的研究已日趋成熟,但对井下防喷器坐封后多相流瞬态流动规律的研究较少。为此,针对井下防喷器坐封后下部井筒复杂流动特性,建立了一套防喷器坐封后下部地层-井筒耦合瞬态流动数学模型及其数值求解方法,对井下防喷器坐封后压力分布及影响因素进行了分析。实例模拟计算表明,防喷器期坐封期间,采用不同下深防喷器的井筒压力演变规律基本一致;不同地层渗透率下井底压力都先呈增加趋势,渗透率越大,井底压力升至地层压力的所需时间越短;随着气侵量不断增加,不同初始井底压力最终都稳定在地层压力附近。

摘要： 相对渗透系数是描述非饱和土水力特性的重要参数之一,然而在传统非饱和土相对渗透系数研究中着重研究了湿润相的渗流特性,而非湿润相的渗流特性研究较少。为研究非饱和土壤多相流运移特征,将土壤孔隙简化为一簇服从分形定律的迂曲毛细管,通过建立液相与气相在多孔介质中的输运特征模型,结合Young-Laplace方程与Buckingham-Darcy定律得到了非饱和土的液相与气相的相对渗透系数模型。该模型仅包含2个参数,其物理意义明确且均可通过试验测得。最后通过8组试验数据对提出的模型进行验证,结果表明提出的模型可较好地描述非饱和土多相渗流特征,验证了其合理性与适用性。

摘要： 首先介绍了水下枪炮类武器发射问题的研究意义,并对其军事需求进行了分析。之后对常见的水下枪炮发射方式进行了介绍,并简述了各自的发展历程。总结了目前对水下发射问题内弹道的研究进展,结合水下枪炮发射问题自身特点,阐述了燃气射流的形成机理以及相关研究的发展过程,比较性地总结了空气中枪炮发射膛口流场与水下枪炮发射膛口流场的研究进展及对应典型波系结构。最后,对水下枪炮发射领域仍存在的科学问题以及未来发展趋势作出了展望。

摘要： 目的揭示跨介质航行器高速入水跳弹行为的机理,提高航行器的突防能力。方法基于STAR-CCM+流体仿真软件,采用VOF多相流模型以及Schnerr-Sauer空化模型,计算航行器跳弹过程的空化流场,并运用重叠网格技术,耦合六自由度弹道方程,求解航行器的运动特性。利用所建立的计算模型,研究航行器在不同入水速度和角度下的空泡演化、水动力和弹道特性,揭示航行器产生跳弹现象的原因和规律。结果航行器在小角度高速入水时,水下运动轨迹会发生很大的变化,经历了入水、浸水、出水3个阶段。结论产生跳弹现象的主要原因是航行器在入水后,头部上下缘以及弹尾两侧受力不均,形成了向上的偏转力矩,使得航行器的俯仰角发生了较大的改变,并且随着航行器的入水速度加快,入水角度减小,跳弹现象越容易产生。

摘要： 通过对比搅拌容器的不同直径、不同的桨叶结构以及搅拌转速等参数,利用多相流模型进行搅拌器内部流场仿真分析,以获得并优化搅拌混合器的搅拌效果,为设备设计及操作提供参考。结果表明,桶径选取900 mm、搅拌转速140~150 r/min;桨叶选用S型混合结构,且直桨段及S桨段选用适宜的倾角可兼顾排出性能、剪切性能、混合性能,并有较低的最高液面高度及较优的搅拌效果;随着下料速度的增加,水泥的混合性能会逐渐变差。

摘要： 针对三相混输海底管道内腐蚀问题,本文利用ANSYS FLUENT软件建立合适的物理模型进行CFD模拟,探究管道内腐蚀规律。数值模拟结果表明:介质流速会影响腐蚀速率。当流速增加促使流态从层流变为柱塞流时,由沉积物积聚引起的腐蚀加剧,较高的流速往往导致较高的腐蚀速率。研究结果可为海底管道腐蚀防控、管道运行维护提供参考和理论依据。

摘要： 在深水钻井、测试及生产过程中,井筒内会生成固态的天然气水合物,易造成管线堵塞等事故,本文研究了含水合物相变的井筒多相流动特征,建立了含水合物相变的井筒多相流动模型,提出了水合物生成区域的定量预测方法,研究了水合物生成与沉积特征,得到了水合物堵塞形成机制,在环雾流条件下,在液滴和管壁液膜表面均生成水合物,液膜处生成的水合物在管壁上沉积是造成管柱堵塞的主要原因.所建立的井筒多相流动模型可用来定量预测何时何处会形成堵塞,评估堵塞严重程度,确定测试管柱内易发生堵塞的高风险区.提出了基于拓展安全作业窗口的水合物堵塞防治新方法,应用该方法可显著降低水合物抑制剂用量/注入速率,有效克服了传统防治方法过度使用水合物抑制剂的不足.本文所建立的模型还可应用于水合物堵塞早期监测,及早发现堵塞风险,及时采取措施,避免更严重堵塞状况的发生;还可用于指导水合物解堵作业中堵塞位置的快速确定,从而避免解堵作业的盲目性,缩短作业时间,降低作业风险.

摘要： 基于国内外学者关于格子玻尔兹曼(LBM)方法用于多相流的诸多研究成果,从LBM多相流方法的分类和常见LBM多相流模拟研究出发,对LBM应用在多相流中的研究现状进行了综述,旨在进一步扩大LBM方法在多相流研究中的适用性,促进推广应用.

摘要： 在油制辣椒调味品灌装实验过程中,发现油制辣椒的吸料和排料常因各单相分布不均匀而造成物料堵塞在储料缸中.本文提出了油制辣椒固液混合多相流数学模型,建立油制辣椒自动罐装储料缸中油制辣椒湍流模型、活塞顶面对多相流流场的影响模型.通过仿真分析,验证了储料缸中各种不同顶面形状的活塞作用下固液混合的油制辣椒各种流场的分布.实验显示,活塞顶面的形状对物料的流场有很大的影响,研究结果对改善和避免多相流物料的塞缸问题具有指导意义.

摘要： 应用弱可压缩移动粒子半隐式法(WCMPS)模拟多相流动问题.该方法不用求解压力Poisson方程,而是应用流体状态方程来求解流场压力.应用WCMPS法对Rayleigh-Taylor不稳定性问题进行模拟,得到了与有限体积法(VOF)及理论解符合较好的结果.

摘要： 针对底吹熔池多相流混合效果定量评价的问题,提出一种基于数值模拟与图像处理相结合综合评价底吹气泡搅拌混合效果的新思路.首先,以底吹熔池流体流动过程为研究对象,利用数值模拟建立二维瞬态底吹熔池多相流混合模型;同时,运用数字图像处理技术定量计算水模型熔池混合均匀时间;最后,综合考量两种处理结果实现对底吹熔炼炉内多相流混合效果的定量评价.结果表明:在一定范围内,底吹气体初速越大,熔池内流体混匀所需时间越短;底吹熔池上层比底部的搅拌效果更好,而渣层所需混匀时间最少;底吹气体初速在2m/s时,气流引起熔池振荡效果最为明显,综合搅拌效果最为理想.因此通过合理地调节熔池底吹气体喷吹速度,可实现减少喷溅的同时缩短混合均匀时间,从而提高底吹炉熔炼能力.

摘要： 本文采用数值模拟的方法研究氧气底吹炉二维多相流的工艺参数优化.基于ANSYS Fluent软件,采用VOF多相流模型和湍流Realizable k-ε模型,分别对熔池深度、气体喷吹流量、氧枪倾角、氧枪直径及氧枪间距的炉体切面进行了二维数值模拟.研究发现:熔体气含率、平均速度以及平均湍动能随着时间变化都会在一定范围内波动,稳定性较好.熔池深度在1.3～1.5m时,有利于熔池内部熔体的强化搅拌,加速传质传热:在一定范围内,适当增加喷吹流量和氧枪喷吹角度,可以有效提高熔池气含率,使熔体运动更为剧烈;氧枪直径越小,熔池内平均流速越大,但是气含率却较小.直径范围在30～35mm,可以达到最佳的搅拌效果.随氧枪间距的增加,熔池内气含率、熔体平均速度和湍动能整体上呈现下降的趋势,氧枪间距最好在0.9～1.0m之间.

摘要： 低渗气藏水平井实际生产过程中,不同的气藏会有不同比例的水产出,但目前水平井气水两相的非稳态变质量流特征的发表成果少,针对此现状,本文利用多段井数值模拟技术,建立了低渗气藏压裂水平井变质量多相流数值模性,着重分析低渗气藏压裂水平井气水两相非稳态变质量流特征及水平井筒沿程水气比、持液率等参数变化特征,研究成果对低渗气藏压裂水平井排水采气工艺优选有一定指导作用.

摘要： 可以认为鼓泡塔两相或三相流中存在的两种介尺度结构,湍流涡和颗粒/气泡群.阐明这两种介尺度结构的相互作用机理是鼓泡塔多相流介尺度行为研究的关键但这两种介尺度结构仍难以准确的以数学模型进行描述.目前鼓泡塔多相流CFD模拟多采用Luo and Svendsen(1996)所提出的气泡破碎模型且假定所有气泡形状皆为球形,并借助Kolmolgrov的单相湍流动能能谱来描述气泡破碎过程.实验研究表明,气泡在鼓泡塔多相流中存在各种不同形貌,气泡诱导湍流动能能谱函数在惯性子区的斜率为波数的-3次幂而非Kolmolgrov单相湍流动能能谱中经典的-5/3次幂.本文从这两方面着手,在Luo and Svendsen工作的基础上对气泡破碎的理论模型进行重构,并应用于鼓泡塔气液两相流动CFD模拟.其中,第一部分工作以气泡三维形貌的统计模型取代传统的球形气泡假定,以曲率半径和等效直径作为气泡的特征几何尺寸,并考虑表面能增量和气泡内外压差两种相互竞争的破碎机制以及毛细压力、能量和能量密度等破碎限制条件.所提出的修正模型能够比较可靠反应气液两相间的相互影响,并为准确计算相间传质和传热提供基础.第二部分工作以实验测定的能谱函数斜率为基础,并基于能量叠加原理,提出介尺度湍流耗散率和能谱函数的数学表达式,并与气泡破碎模型进行耦合,在CFD模拟中以修正的破碎模型对气泡数密度等关键参数进行预测.

摘要： 在发动机燃烧过程中,燃料液滴与干壁面碰撞、变形、破碎,对燃料与空气的混合具有重要影响.本文针对高密度比流体计算问题,采用改进的光滑粒子动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics SPH),在连续性方程中采用粒子数替代粒子质量,在动量方程中采用粒子体积替代粒子密度,使两种流体界面保持压力与速度连续.在NS方程中增加表面张力项,根据密度梯度和散度计算两种流体界面位置和曲率半径,计算液体表面张力,分析液滴碰撞变形破碎和重新凝聚过程.提出线性链表算法,分析二次液滴生成过程与影响因素.本文对三种液滴(水、柴油、乙醇)进行计算分析,计算得到的液滴变形直径与实验结果基本一致,证明计算模型的合理性和准确性.通过分析柴油液滴在不同初始速度条件下的碰撞变形过程,研究生成二次液滴的主要影响因素.

摘要： 多进口凝汽器有两个蒸汽进口,主汽轮机排汽入口和辅汽轮机排汽入口.本文通过对复杂物理模型的简化,建立多进口凝汽器二维几何模型,采用计算流体力学软件FLUENT所提供的多相流混合模型和标准k-ε两方程模型,建立非稳态问题的离散方程,应用SIMPLEC算法进行求解,得到了壳侧的速度、压力分布,管束区的温度和凝结液分布;通过对一些典型管排的平均换热系数分布做详细分析,结果发现管束区内传热系数的分布具有相同的规律,即管束区外围的传热系数要大于内部区域,右侧管束的换热系数大于左侧管束.

摘要： 本发明公开了一种多相流混输方法、多相流混输装置及多相流混输应用系统，通过将多相流混合物吸入至多相流混输装置的一个罐体内，将吸入有多相流混合物的罐体内的液体输送至未吸入有送多相流混合物的罐体，进入未吸入有多相流混合物的罐体内的液体压缩该罐体内的气体并排出该罐体内被压缩后的气体至第一排料管线，之后再排出未吸入多相流混合物的罐体内的液体至第二排料管线，以实现待输送多相流混合物中气体和液体的分离输送，其工艺流程简单，且利用一个装置即可完成气体和液体的分离，节约了成本。

摘要： 本申请提供一种多相流混输的控制方法，用于多相流混输装置，所述多相流混输装置具有第一罐体、第二罐体以及换向机构，所述方法包括如下步骤：驱动所述换向机构工作，使液体在所述第一罐体和所述第二罐体之间循环往复流动以在所述第一罐体和所述第二罐体中一者形成真空吸入腔，另一者形成压缩排出腔；将形成所述压缩排出腔的罐体注满液体；获取液体在所述第一罐体和所述第二罐体之间的当前流向；若符合预设换向条件，根据所述当前流向，控制所述换向机构进行换向以切换液体在所述第一罐体和所述第二罐体之间的流向。本申请通过将形成压缩排出腔的罐体住满液体以消除换向过程中的气隙，有利于有效提高吸料效率，从而提高了多相流混输的输送效率。

摘要： 本发明公开了一种多相流混输装置及多相流混输应用系统，通过在多相流混输装置中设置第一换向机构和第二换向机构，在需要进行换向以改变液体在第一罐体和第二罐体之间的流向时，只需启动第一换向机构和第二换向机构其中之一即可实现换向，避免了当一个换向机构发生故障时多相流混输装置停止工作，提高了多相流混输装置的可靠性；当需要对第一换向机构或第二换向机构进行维修时，可以关闭其中一个换向机构，另一个换向机构正常工作，不需要关闭多相流混输装置，保证了多相流混输的效率。

摘要： 本申请公开了一种多相流混输方法、多相流混输装置及多相流混输应用系统，通过设置与第一罐体和第二罐体连通的分输机构，在输送多相流混合物的过程中，将吸入有待输送多相流混合物的罐体中的气体通过分输机构排出，避免了罐体中产生较大的气压波动，保证了多相流混输装置的安全使用和多相流混输的效率。

摘要： 本发明公开了一种多相流混输方法及多相流混输装置，该多相流混输方法包括：吸入待输送多相流混合物至第一罐体内；启动换向机构并调节换向机构中液体的流速，第一罐体内的液体经换向机构泵送至第二罐体内，进入第二罐体内的液体压缩第二罐体内的气体，并排出第二罐体内的多相流混合物；切换换向机构并改变换向机构中多相流混合物中液体的流向和流速；吸入待输送多相混合物至第二罐体内；启动换向机构并调节换向机构中液体的流速，第二罐体内的液体经换向机构泵送至第一罐体内，进入第一罐体内的液体压缩第一罐体内的气体，并排出第一罐体内的多相流混合物。本发明的输送方法输送效率高，所涉及输送设备结构简单。

摘要： 本申请提供一种多相流混输的控制方法及系统，以及多相流混输机构，通过在控制换向机构换向、改变液体在多相流混输机构中的第一罐体和第二罐体之间的流向时，按照一定顺序开启和关闭换向机构中的多个阀门，减少了因为阀门开闭顺序不合适而引起的液体对阀门以及换向机构中管道的冲击，降低了换向机构发生损坏的风险，提高了多相流混输机构的可靠性和安全性。

摘要： 本实用新型公开一种测量气液固多相流混输泵的气液固多相流测试系统，包括0.2～0.5Mpa空气压缩机、浆桶、水槽以及与气液固混输泵连通的气液混合器；空气压缩机的排气口通过第一管道与气液混合器的进口连通；浆桶通过第二管道与文丘里混合喷嘴的第一输入口连通；水槽的底部通过第三管道与文丘里混合喷嘴的第二输入口连通；文丘里混合喷嘴的输出口通过第四管道与第一管道连通；气液混合器的出口通过第五管道与混输泵的进液口连通，混输泵的出液口通过第六管道与水槽连通；混输泵的泵轴上连接有电机；第一管道、第二管道、第三管道上均安装有调节阀；第四管道上安装有涡轮流量计；第五管道和第六管道上均安装有压力表；第一管道上还安装有浮子流量计。

摘要： 本实用新型公开了一种多相流混输装置及多相流混输应用系统，通过将多相流混合物吸入至多相流混输装置的一个罐体内，将吸入有多相流混合物的罐体内的液体输送至未吸入有送多相流混合物的罐体，进入未吸入有多相流混合物的罐体内的液体压缩该罐体内的气体并排出该罐体内被压缩后的气体至第一排料管线，之后再排出未吸入多相流混合物的罐体内的液体至第二排料管线，以实现待输送多相流混合物中气体和液体的分离输送，其工艺流程简单，且利用一个装置即可完成气体和液体的分离，节约了成本。

摘要： 本实用新型公开了一种多相流混输装置及多相流混输应用系统，通过设置与第一罐体和第二罐体连通的分输机构，在输送多相流混合物的过程中，将吸入有待输送多相流混合物的罐体中的气体通过分输机构排出，避免了罐体中产生较大的气压波动，保证了多相流混输装置的安全使用和多相流混输的效率。

摘要： 本实用新型公开了一种多相流混输装置及多相流混输应用系统，通过在多相流混输装置中设置第一换向机构和第二换向机构，在需要进行换向以改变液体在第一罐体和第二罐体之间的流向时，只需启动第一换向机构和第二换向机构其中之一即可实现换向，避免了当一个换向机构发生故障时多相流混输装置停止工作，提高了多相流混输装置的可靠性；当需要对第一换向机构或第二换向机构进行维修时，可以关闭其中一个换向机构，另一个换向机构正常工作，不需要关闭多相流混输装置，保证了多相流混输的效率。