深水钻井井筒气液两相溢流特征及其识别方法

墨西哥湾发生的井喷表明深水溢流早期检测与可靠识别存在问题。对深水钻井过程地层气体侵入井筒后与非牛顿流体的钻井液形成的气液两相流型特征的研究，发现钻井液循环与非循环期间沿井筒流型分布差异大。钻井液循环期间发生气侵后在近钻头处多为泡状流，而在非循环期间多为段塞流。深水钻井气侵后当气体运移到隔水管时多呈段塞流型，地面溢出体积...     

基于非接触电导的气液两相流参数检测系统

研究了电容耦合式非接触电导检测技术(C~4D)应用于气液两相流测量的可行性,建立了一套基于非接触电导的毫米级气液两相流参数检测系统。利用所建立的系统,在内径为5 mm,9 mm的水平管上进行了气液两相流实验,获得了不同流型下的电导测量信号,并对段塞流、波状流、泡状流和环状流四种典型流型下的电导信号进行了分析与比较。研究结果表明,所建立的基于非接触电导的气液两相流参数检测系统是有效的,C~4D技术应用于气液两相流参数测量是可行的。不同流型下所获的电导信号特征均表现出明显差异,有望用于流型辨识。     

基于PIV图像处理法的管内低浓度液固两相流颗粒运动特性研究

为了研究管内低浓度液固两相流颗粒运动特性,提出一种基于PIV图像处理法的液固两相流颗粒速度场、涡量场及速度大小的分析方法。通过高速摄影仪获得不同工况下流场的运动图像,运用Canny算子边缘检测法分割图像提取粒子,由互相关函数获得粒子速度和方向,重建二维场。速度矢量场与颗粒运动轨迹相符,说明该方法可用于管内低浓度液固两相流动测量。研究发现:流量越大,流场越复杂,颗粒速度分布越混乱,涡量变化范围越大。流量、浓度和粒径对颗粒速度有显著影响。颗粒速度随浓度、粒径的增大而减小,而随流量增大正好相反。水平管中,颗粒粒径越小,颗粒速度增幅越大,最大约为2倍;流量越大,不同粒径组合下颗粒速度差越大,约达1.5倍。     

差压波动对孔板气液两相流测量的影响

差压波动是气液两相流动的固有物理现象,应用该波动可以测量干度和气液总流量。为了研究差压波动对孔板气液两相流测量的影响,本文在压力0.7~1.0 MPa,气相流量200~400 kg/h,干度0.4~1范围内测量了不同流动工况下的差压波动过程。实验结果表明差压平均值和差压标准差可以反映两相流流动参数的变化,但差压标准差重复性较差;实验范围内差压标准差的重复性变化范围为士0.3%~士18.5%;对于低含液率两相流(LNF0.3%),差压平均值的波动会"掩盖"液相流量变化造成的差压值变化;误差传递会导致总流量的预测误差大于干度的预测误差;对于高干度两相流(x0.5),误差传递会导致液相流量预测误差被放大。     

零净液流量两相流持液率与阻力特性研究

分别以牛顿流体和非牛顿流体为液相，研究了垂直管中零净液流量气液两相流的流动特性。提出了零净液流量气液两相流动模型，应用这一模型计算了零净液流量气液两相流的持液率和压力降，模型计算结果与试验结果相符。研究结果表明，零净液流量气液两相流与常规气液两相流相比具有特殊性，表现为其持液率仅由质量平衡方程控制，其摩擦阻力压力降为负值。     

基于C~4D技术的气液两相流相含率测量新方法

本文提出了一种基于电容耦合式非接触电导检测(Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection,C~4D)技术的气液两相流相含率测量新方法。研究工作主要包括两部分:1)研制一种新型六电极C~4D传感器;2)作为初步研究,利用新型六电极C~4D传感器对气液两相流(层状流)进行相含率测量实验。研究结果表明,C~4D技术应用于气液两相流相含率测量是可行的,研制的新型六电极C~4D传感器是有效的,C~4D技术有望为气液两相流相含率测量提供一条有效的新途径.     

应用多传感器时间融合的塞状流测量研究

气液两相流由于其自身的复杂性,流型、流量等流动参数的测量一直是研究的重点和难点.应用多传感器数据融合技术测量气液两相流可以从多角度揭示流体信息,提高流动参数的测量精度.多传感器系统主要由截面信息测量系统和V型内锥式流量计构成,在利用相关技术对截面测量信息与V型内锥式流量计的测量数据进行时间融合的基础上,对水平管气液塞状流经行了分段式的流量测量.测量中将气塞和液塞分开计算,并引入了等效干度的计算,通过对实验结果进行的误差比较,验证了该方法是可行的,而且能一定程度上提高测量精度.     

R134a闪蒸喷雾液滴动力学特征实验研究

闪蒸喷雾是典型的气液两相流动,在能源、化工、航天、医疗生物和食品生产等领域中应用非常广泛,对闪蒸喷雾形成的气液两相流中液滴粒径与速度的分布规律进行研究具有重要意义。本文搭建了闪蒸喷雾实验台,以R134a制冷剂为闪蒸喷雾工质,通过特定喷嘴形成闪蒸喷雾气液两相流。应用PDPA对闪蒸喷雾液滴直径和速度沿喷雾轴向方向和径向方向进行系统测量,拟合出了液滴轴向和径向无量纲速度沿径向无量纲距离变化的经验关联式。     

T型微通道气液两相流流动与传热的数值研究

为进行微通道气液两相流动及传热研究,建立了T型微通道模型,利用VOF方法进行数值模拟,对弹状流流型进行了数值分析,考察了弹状流的形成过程、速度、表面张力和粘度对弹状流流型的影响,计算了气泡速度和液膜厚度,并与经验关联式进行比较。结果表明:液体粘度对弹状流的影响较大;而表面张力对弹状流几乎没有影响,当气速一定时,液速越大,气泡的长度越小而液柱的长度越大。气泡速度和液膜厚度与经验关联式的计算结果误差分别为2.57%和4.87%。     

气液两相流相含率测量新方法研究

本文基于电容耦合式非接触电导检测(Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection,C~4D)技术,提出了一种气液两相流相含率测量新方法。该方法基于新型六电极阵列式C~4D传感器,首先获取气液两相流电导信号,然后利用所获电导信号,结合LS-SVM回归方法分别建立三种典型流型(泡状流、环状流和层状流)的相含率测量模型。实际测量时根据流型选择相应的相含率测量模型,计算获得相含率。在内径为47.5 mm管径下进行相含率测量静态实验,研究结果表明,所提出的气液两相流相含率测量新方法是可行、有效的。在三种典型流型下的相含率测量最大绝对误差均小于9%。