环状流

摘要： 针对稠油注气开采过程中井筒多相流流动参数难确定的问题,研究了稠油举升过程中井筒内气液两相流的流动型态。通过开展较高黏度流体垂直管气液两相流试验,借助高速摄像机观察不同油品黏度(60、100和290 cp)、不同液相表观流速(0.2、0.5和0.8 m/s)条件下管道中的环状流转换现象,以气液两相流理论与流体动力学为基础,提出了一种考虑液相黏度的井筒气液两相环状流形成的判别方法,即在气液两相间滑脱速度与液体黏滞力和重力引起的速度损失相等时,环状流开始形成,以此建立了环状流转变界限模型。在试验工况下,新模型可以准确地预测环状流的形成,但随着液相流速的增加,环状流逐渐接近判别界限。研究结果为进一步开展较高黏度气液两相流流动规律研究奠定了基础。

摘要： 螺旋管内液膜厚度的空间分布形式直接影响螺旋管式蒸汽发生器环状流动区的传热性能。本文基于自主研制的非侵入接触式环-岛阵列式传感器,对不同结构立式螺旋管内环状流中液膜的三维时空分布特性进行了实验研究。根据较厚液膜在管道周向出现的位置,定义了4种典型的液膜分布形式,包括重力主导的底部分布、液相离心力主导的外侧分布、气相离心力主导的内侧分布以及二次流主导的内-外侧分布。系统分析了气液流速、螺旋直径和螺旋节距对液膜分布形式的影响,基于修正的Dean数De^(*)和修正的Lockhart-Martinelli参数X^(*),绘制了液膜流动通用子流型图,并提出了不同液膜分布区的转变判据。

摘要： 空泡份额和界面浓度是两相流动中重要的相界面参数,准确获取窄矩形通道内搅混流和环状流工况下空泡份额和界面浓度是构建和完善两流体模型的关键。本文针对横截面为65 mm×2 mm的矩形通道开展了气液两相流动特性可视化实验研究,气相折算速度j_(g)=1~9 m/s,液相折算速度j_(f)=0.1~1.5 m/s,流型包含搅混流和环状流。提出了基于高速摄像法获取搅混流和环状流下空泡份额和界面浓度的分析计算方法,利用该方法所得空泡份额与窄矩形通道内经验关系式计算值的相对偏差约在10%以内。此计算方法可为研究复杂流型下窄矩形通道内的相界面参数提供理论依据。

摘要： 为了研究高黏气液条件下垂直管环状流动规律,对不同黏度下的流动状态、持液率及压降值进行了实验和数值模拟分析。分析结果表明:液相黏度的增大使液膜厚度增大,气芯液滴数目增多,平均持液率逐渐增大,同时液膜厚度、平均持液率和气芯液滴数目因气体流速的增大而减小;液相黏度的变化对环状流压降有一定影响,总压降和各分压降随着黏度的增大而增大。对Zhang模型的夹带分数和Henstock&Hanratty无因次液膜厚度公式进行修正,建立了新的环状流压降模型,新模型对高黏气液条件下压降持液率的预测效果较为准确,优于其他模型。

摘要： 为了研究高黏气液条件下垂直管环状流动规律,对不同黏度下的流动状态、持液率及压降值进行了实验和数值模拟分析.分析结果表明:液相黏度的增大使液膜厚度增大,气芯液滴数目增多,平均持液率逐渐增大,同时液膜厚度、平均持液率和气芯液滴数目因气体流速的增大而减小;液相黏度的变化对环状流压降有一定影响,总压降和各分压降随着黏度的增大而增大.对Zhang模型的夹带分数和Henstock&Hanratty无因次液膜厚度公式进行修正,建立了新的环状流压降模型,新模型对高黏气液条件下压降持液率的预测效果较为准确,优于其他模型.

摘要： 家用空调器中常用的圆锥式分流器在水平安装、压缩机低频运行的条件下存在分流均匀性严重恶化的问题.提出一种实现环状流的气液两相最低流速的计算方法,并通过优化圆锥式分流器的进出口管径和分配腔结构实现环状流的均匀分配.模拟结果表明,改进后的分流器的分流不均匀度相比于改进前的分流器至少降低51％.对改进后分流器的各出口支路流量进行测试,结果表明改进后分流器的分流均匀性得到明显改善.

摘要： 为了探究油气管道内含砂环状流的砂粒侵蚀规律,以90°弯管为研究对象,利用软件STAR CCM+进行数值模拟,选用VOF模型计算油气连续相流场、拉格朗日多相模型计算离散相颗粒的运动、DNV模型计算颗粒对弯管的侵蚀.研究结果表明:流场在弯头区域出现二次流,油膜不再是规则的环状分布,外侧油膜厚度大于内侧,油气两相发生掺混;管道侵蚀与颗粒运动息息相关,受颗粒在壁面处的质量通量、碰撞速度以及碰撞角度等因素影响;颗粒集中碰撞于弯头外侧壁面,发生侵蚀的区域也集中于此,侵蚀形貌呈圆形,最大侵蚀率出现在弯头41.5°外壁顶部,此处的颗粒质量通量较高、碰撞速度大、与碰撞角度相关的函数值接近极大值;管壁油膜能减缓颗粒运动速度,对管道侵蚀起保护作用.研究结果对油气田开发工程的安全运营有一定指导作用.

摘要： 为解决含水稠油采输时油水分离和降黏减阻的问题,采用Fluent软件对井下油水分离和润滑过程进行数值模拟,并设计出一种新型的润滑元件,使其能就地安装,形成高质量油水环状流,有效控制采出液的含水率,提高含水稠油井采收率,并降低后续原油处理成本.固定入口流速为0.6m/s,分流比为0.5,进行润滑元件结构的单因素分析.结果表明:流体在溢流口处径向速度极小,说明形成的油核几乎不存在偏心现象,轴向速度的存在有利于形成清晰的油水界面,从而利于形成高质量的油水环状流,经过元件的流体分离出部分水后轴向速度也得到了提升,有利于提高原油采收率.进行与仿真模拟相同工况下的室内实验,通过改变流速观察润滑元件的压降值与流型的变化情况.结果表明:合理的入口流速范围内,采用雷诺应力模型(RSM)与混合多相流模型(Mixture)计算模拟润滑元件内部流场情况具有较高的可信度.

摘要： 准确认识气井井筒条件环状流场中单液滴的动力学特征和正确计算液滴携带临界气流速是气井连续携液机理研究的重要内容之一。为深入研究气井井筒高温高压条件下液滴的动力学特征,首先建立了气流场中单液滴动力学特征的数值模型及求解方法,采用流体体积函数法(VOF)模拟液滴表面结构,利用直接数值模拟方法(DNS)模拟液滴周围气流场,开发了单液滴动力学特征数值模拟求解器。以气井压力温度为模拟条件,通过逐渐增加气流速而增加韦伯数,模拟得到了液滴椭球度随韦伯数增加而减小、曳力系数随韦伯数增加而增加的规律,和液滴破碎的临界韦伯数为12的认识;基于数值模拟结果和力平衡原理推导了单液滴携带临界气流速预测新模型,新模型中的综合系数为3.31,与李闽椭球模型的综合系数为2.5比较接近。利用公开文献数据对现有单液滴模型进行的适应性评价表明,在低液量(1 m^(3)/d)气井条件下,井筒液滴稀疏、液滴相互作用弱,新模型和李闽椭球模型具有较高的准确性。

摘要： 本文建立了制冷剂R1234ze(E)在微圆管内流动沸腾过程中的环状流模型,对传热和气液两相流动压降进行了模拟研究.综合考虑重力、表面张力及气液界面剪切力的影响,模拟分析了周向液膜不均匀分布特性及该特性对流动与换热的影响,经验证,计算结果与已有实验结果吻合较好.本文还研究了不同因素对环状流区域表面传热系数与压降的影响.模拟结果表明:在流动起始区域,截面液膜厚度的分布受重力作用影响,随着流动沸腾过程的进行,该影响作用开始减弱,且有重力作用时的环状流平均表面传热系数高于无重力作用时的环状流平均表面传热系数,随着重力加速度的增加,环状流的平均表面传热系数不断增大;随着质量流速的增大,表面传热系数与压降均随之增大;随着管径增大,表面传热系数与压降均随之减小.

摘要： 本文对垂直上升空气-水两相环状流界面传播速度进行了实验研究,实验段管径为25.4毫米,实验工况:p=1bar、T=25°C、jf=0.03～0.20m/s、jg=10.0～30.0m/s.采用四探针方法测量气液界面传播速度,并分析对比不同工况下气液界面传播速度的变化规律,主要考虑气体流速和液体流速对气液界面传播速度的影响.研究发现,气液界面传播速度随着气相、液相流速的增大而增大.通过所获得的实验数据对线性稳定性分析和经典不稳定性理论所预测的界面传播速度进行评估,结果表明:基于经典不稳定性理论获得的预测模型在本实验工况范围内比基于线性稳定性分析获得的预测模型要精确,最大相对误差分别为+25％和+50％,且两种模型均过高的预测气液界面的传播速度.

摘要： 以实现硝基苯加氢反应的微反应器为研究对象,运用分相动量守恒、质量守恒方程,考虑气液界面满足速度连续、力连续及亨利定律,并结合硝基苯加氢多相催化反应动力学,建立了具有催化反应边界的微通道内环状流传质理论模型,获得了液相反应物入口浓度、反应温度和气体入口压力对反应物浓度分布、反应速率和物质转化率的影响.计算结果表明:在混合二级反应区内,反应速率与硝基苯入口浓度、温度和气液压力都成正比,但硝基苯入口浓度对反应转化率影响很小,温度和气相压力对物质转化率影响较大.

摘要： 脉动热管在控温和散热方面的应用领域不断扩大,对机理和流型方面的研究需要加深。对环路型脉动热管进行了实验,脉动热管的高性能工况特点是单向脉动流动,流动惯性得以保持;可视化实验结果表明,脉动热管的高性能与流型转换具有明显的对应关系。当性能较好时,进入加热段的液塞均被打破,流出加热段的流型为环状流或似明渠流,其长度份额至少占毛细管总长度的一半,毛细滞后阻力得以消减。加热段中有似明渠流的顶部形成薄液膜,或多个汽化核心形成的数量较多的薄液膜,薄液膜传热使加热段具有高性能。脉动热管设计要工作于高性能工况,更有意义的理论分析要从过度关注液塞转向环状流和似明渠流。

摘要： 本文在两相流模型基础上，用气相组分输运方程计算液滴在气核中的运动和分布，将液滴夹带和沉积平均关联式应用于局部流场，构成封闭计算模型，综合考虑了气核、液膜和液滴三相之间的能质传递，并通过源项添加到控制方程中。模拟了环状流液滴夹带发展段流场，获得的液滴夹带量、压降和波速等流场信息和实验数据吻合良好，对强化流型应用和加深流型认识有重要意义。

摘要： 由于气液两相流机理的复杂性和实验条件的差异,现出现了多种判别环状流流型的流型图与经验公式,但其判别结果却差异较大。本文通过对垂直管与水平管各流型图中环状流的转换界限进行对比,比较了其差异。并设计制作气液两相环状流实验装置进行环状流转换实验,通过可视化观测结合压差波动信号识别环状流,得到了不同气、液速度下的环状流转换界限。将实验结果同各流型图中环状流转换界限进行对比发现,垂直管流型图中Duns-Ros流型图,水平管流型图中Goiver流型图与实验测试结果变化趋势相同且较为接近。因而在进行气液两相环状流流型判别时,垂直管则推荐采用Duns-Ros流型图,水平管建议采用Goiver流型图。

摘要： 真空排水系统中,气液比是系统设计的关键参数,对其影响因素和数值确定方法的研究对系统的节能、高效运行至关重要.气液两相流的流型是气液比的重要影响因素,二者关系的本质是气相速度与气液比的关系.本研究借助气液两相流理论,总结了气相实际速度与气液比的定量理论关系,并借此对目前实际工程中使用的气液比经验值进行合理性检验.结果表明,现有气液比经验值能够确保流体在管道提升段前端的低洼处形成环状流,可以保证污水被顺利输送.

摘要： 研究了气、液相分别和管壁接触时超声回波特性，提出了在管道外壁通过测量在管壁内往复传播的超声回波信号进行气液两相流流型测量的新方法。研发的流型监测装置主要由超声传感探头、数据采集模块以及回波显示和识别模块组成。实验在空气-水两相流实验环道上进行，测试段由不锈钢金属段和有机玻璃管透明段两部分组成，其管径均为80mm。金属管段上3 点钟、6 点钟以及12 点钟三个位置分别安装有超声传感探头以测量回波信号，透明观察段处布置有高速摄像仪用于记录真实流型。实验出现的流型包括分层流、环状流和弹状流。结果表明，当气相和管壁接触时，因气相-金属声阻抗相差较大，超声回波衰减缓慢，而当液相与管壁接触式，回波衰减较快，通过三个特征点超声回波衰减特征的差异成功实现了气液两旋流型的快速非接触测量。该方法不需要对现有的两相流系统进行调整改造，不受管内介质温度、压力等参数波动的影响，亦不需要测量声速，为高压、剧毒、强腐蚀性介质的气液两相流管道内流型的非介入监测提供了新的手段。

摘要： 本文通过一系列的可视化实验,研究了入口流型为弹状流和环状流时,在内径为0.5mm的微小T型三通中的相分配特性。结果发现:弹状流相分配曲线主要位于气相富集区,在一定的气体表观速度下,随着入口液体表观速度的增加,液相抽出率减小;入口气体表观速度增加对相分配的影响较小.对于环状流,相分配曲线主要位于液相富集区,随着液体表观速度增加,液体抽出率减小;而气体表观速度增加,导致液体抽出率增加.

摘要： 本文采用水-空气体系进行了垂直和水平管内双组分两相流传热特性的实验研究，流体流型主要为段塞流和环状流。实验表明，在水平电加热管中，壁温分布的不均匀性较为明显，气相流量的增加使得分布更为均匀。当流型为段塞流时，传热系数会随着气相流速的增加而增大；当流型为环状流时，随着气相流速的增加，换热系数会达到某极大值，然后逐渐下降。另外，气相加入对两相流传热的强化作用在低液相表观流速下更为明显，在高液相表观流速下其强化作用相对减弱。

摘要： 由于Taitel-Dukler的两流体模型包含多个关联式,需要迭代求解,易出现重根.提出的显式方程简化了模型的求解过程。以往的研究表明利用Taitel-Dukler的模型预测持液率在光滑分层流出现低估,而在波状分层流,段塞流和环状流出现高估。基于Andritsos的实验数据,提出经过修正的持液率经验公式,改进了预测气-液两相流持液率的方法。提出的方法和以往的理论模型分别和实验数据进行对比,使用权重性能因子作为评价标准,结果表明该方法预测的持液率和实验数据比较吻合.

摘要： 本发明提供的是一种基于双环状纤芯光纤的分子印迹微流控传感器及双环状纤芯光纤。双环状纤芯光纤具备两个双状纤芯，第一环状纤芯[1]位于环状包层[2]的内壁，第二环状纤芯[3]位于环状包层[2]内部，还具有作为样品传感场所的微流通道[4],环状纤芯[1]的内表面具有分子印迹敏感层[8]，双环状纤芯光纤光纤表面具有微孔[6]和[7]，两个微孔位于双环状纤芯光纤同一侧；双环状纤芯光纤[5]分别通过光纤拉锥点[9]和[10]连接入射光纤[11]及出射光纤[12]，入射光纤[11]连接光纤耦合器[16],光纤耦合器[16]连接光源[17],出射光纤[12]连接光谱仪[18]。本发明结构简单，体积小，可实现高选择性的在线微流控检测。

摘要： 本发明的热固化性交联环状烯烃树脂组合物，将聚合性组合物加热进行开环易位聚合及交联来得到，所述聚合性组合物含有(a)环状烯烃单体100质量份、(b)[除前述(a)之外，具有两个以上聚合性不饱和键的交联剂]0.7～40质量份、(c)1分钟半衰期温度为135～200°C的有机过氧化物系热聚合引发剂1.15～15质量份、和(d)开环易位聚合催化剂。

摘要： 本发明的目的在于提供一种适用于窄矩形通道内环状流液膜厚度测量的行列式电导探针系统及液膜厚度测量方法，包括激励信号模块、激励信号预处理模块、传感器模块、输出信号处理模块、信号采集模块、数据处理模块和标定模块，激励信号模块的输出端与激励信号预处理模块的C1接线端子相连，激励信号预处理模块的C2接线端子与传感器模块的C4接线端子相连，传感器模块的C5接线端子与输出信号处理模块的接线端子C6相连，信号采集模块正接线端接输出信号处理模块的C7接线端子的输出端，负接线端接C7接线端子的GND端。本发明拥有足够的空间分辨率，可在不侵入液膜的前提下实现液膜厚度区域性测量。

摘要： 本发明公开了一种可形成油水环状流的三通管，包括管体和设置在管体内的维稳装置，所述维稳装置设在管体中的同向流通管道和异向流通管道的交汇处，包括导流腔体，所述导流腔体内设置有用于连通同向流通管道和异向流通管道的导流管道；该导流腔体内还设置有水膜形成通道，所述水膜形成通道沿着所述导流管道的延伸方向延伸且为敞口结构，并与进水通道连通；所述水膜形成通道通过第一进水口与所述导流管道连通，该水膜形成通道通过第二进水口与所述导流腔体的外表面连通。本发明的三通管通过导流腔体在分流处形成水膜，使其重新包裹在分流后的稠油表面，从而保证油水环状流在三通管内分流时不破坏油水环状流的流形，进而有利于油水环状流的输送。

摘要： 本发明公开了一种脉动波环状流发生器，包括管体、环状流发生装置和维稳装置；所述环状流发生装置包括输油管道、输水管道和油水混合管道；所述输油管道和所述油水混合管道同轴设置，且相互连通；所述输水管道设置在所述输油管道的出口端，且与所述油水混合管道连通；所述维稳装置包括设置在所述管体内的用于驱动所述输油管道自转的旋转驱动机构以及用于推动所述输油管道运动的推动机构；所述推动机构推动所述输油管道沿其径向做往复运动，促使输油管道内产生与油相的压缩方向相反的周期性波动。本发明的脉动波环状流发生器可以对管道内失稳的油水环状流进行维稳，使得失稳的油水环状流再次恢复稳定，从而提高稠油的输送效率。

摘要： 本发明涉及一种基于强制环状流技术的湿气流量实时测量装置及方法，装置包括进口管道、旋流器、文丘里喷嘴、中心引压管，文丘里喷嘴上游壁面引压管，文丘里喷嘴喉部壁面引压管及差压传感器。本发明还涉及使用该装置测量湿气中气相和液相的方法，首先利用旋流器将来流湿气的流型调制成强制环状流，再流经文丘里喷嘴；然后利用差压传感器测量强制环状流状态下的径向离心差压ΔPr和文丘里喷嘴上游与喉部之间的轴向节流差压ΔPz；最后根据建立的湿气虚高和液气质量流量比特性方程，利用迭代算法求得湿气流中气相质量流量Wg和液相质量流量Wl。本发明适用工业现场的天然湿气或湿蒸汽的测量，具有结构可靠、测量精度高、与测量流型无关、可实时测量等优点。

摘要： 本发明公开了一种楔形波环状流发生器，包括环状流运输管道、进油管道、环状流进水管道以及一楔形波产生装置，其中，所述进油管道和所述环状流运输管道同轴设置，且相互连通；所述环状流进水管道的轴线与环状流运输管道的轴线相互垂直且相互连通；所述楔形波产生装置包括设置在所述进油管道末端的压板以及设置在所述环状流运输管道外壁上的冲击进水管道；其中，所述冲击进水管道的轴线与所述的环状流运输管道的轴线相垂直；所述压板由所述冲击进水管道控制水流进入与否实现向下运动以及复位。本发明可使水相在运行过程中产生与密度差引起的浮力方向相反的压力，使即将要失稳的油水环状流回稳，从而提高稠油的稳定输送距离，提高稠油的输送效率。

摘要： 本发明公开一种环状流发生器，包括进油管道、与所述进油管道出口端连通且同轴设置的出油管道以及设置在所述进油管道与出油管道之间的进水组件；所述进水组件包括套设在所述进油管道上圆环管道以及设置在圆环管道四周的多个进水管道；所述圆环管道包括水平圆环管道以及锥形圆环管道；所述锥形圆环管道的管径沿着进油管道的输送方向逐渐减小，该锥形圆环管道的一端与水平圆环管道连通，另一端与出油管道的进口端连通；所述进水管道与水平圆环管道连通；所述进油管道的出口端设有渐缩段，该渐缩段与出油管道的进口端和锥形圆环管道连通。该发生器结构简单，利用环状流的输送方式，降低了稠油输送阻力，从而提高了稠油的输送效率。

摘要： 本发明公开了一种间歇段塞流转换为连续环状流的装置，包括气液分离机构，混合机构以及旋流机构。气液分离机构包括分离器、进口管、导气管及导液管；混合机构包括混合器、节流喷嘴及引液管；旋流机构包括出口管及旋流器。本发明的有益效果是：首先通过分离器对段塞流中的气体和液体进行分离，段塞流中的液塞被捕集到导液管中，段塞流中的气弹则在通过导气管后由节流喷嘴喷出，产生的低压引流捕集的液体，使气液共同流动；最后混合后共同流动的气液两相流在旋流器的作用下，流型被调整成了环状流，避免了段塞流时气液能量时间和空间上的分布不均引起的系统震动，本发明有效的防止了段塞流的形成，而且结构简单，经济实用，具有一定的推广价值。

摘要： 本发明公开了一种可形成油水环状流的三通管，包括管体和设置在管体内的维稳装置，所述维稳装置设在管体中的同向流通管道和异向流通管道的交汇处，包括导流腔体，所述导流腔体内设置有用于连通同向流通管道和异向流通管道的导流管道；该导流腔体内还设置有水膜形成通道，所述水膜形成通道沿着所述导流管道的延伸方向延伸且为敞口结构，并与进水通道连通；所述水膜形成通道通过第一进水口与所述导流管道连通，该水膜形成通道通过第二进水口与所述导流腔体的外表面连通。本发明的三通管通过导流腔体在分流处形成水膜，使其重新包裹在分流后的稠油表面，从而保证油水环状流在三通管内分流时不破坏油水环状流的流形，进而有利于油水环状流的输送。