垂直井筒井液携砂流动规律研究及其在油井生产中的应用

借助自建的实验装置,研究了油井出砂砂粒在流体中的沉降规律,以此为基础提出了井液携砂能力计算模型,然后将这一研究结果与常规有杆泵抽油井生产参数设计方法相结合,提出了有杆泵抽油系统在携砂生产条件下的参数设计方法。     

大型浓密机两相流动与沉砂规律数值模拟研究

大型浓密机的复杂结构和系统参数识别是制约认识固液两相流动和沉砂规律的关键问题。本文按照沉砂机制,给出了一套大型浓密机模糊系统运行参数识别方法。建立了车河选矿厂30 m浓密机的数值模型,依次识别出进料流速、进料级配和进料体积分数,通过大量数值模拟指出车河选矿厂30 m大型浓密机进料井特征结构使其自然稀释功能较好,但动能耗散性能较差,进料井结构还存在较大的改进空间,并给出了各粒径颗粒的沉降规律。     

垂直上升气液环状流流动参数的数值计算

提出了一个新的气核-液膜耦合模型来求解垂直上升气液环状流在充分发展段的流动参数.本模型考虑了液膜、气核以及它们之间的相互影响和作用.模型中基本的气核区域和液膜区域的质量和动量方程由Fluent6.3.26进行求解,而液滴方程以及相界面上的夹带和沉积作用通过用户自定义接口函数UDF(User Defined Functi...     

节水水嘴起泡器气液两相流数值模拟

为了研究节水水嘴起泡器内部两相流的流动规律,采用Fluent软件对其内部流场进行数值模拟.根据起泡器内部流场的流动特性,采用欧拉两相流模型以及RNG (re-normalization group) κ-ε湍流模型,分析起泡器出口截面气液两相体积分数和速度的分布特点.结果表明:增大入口水流速度可以加快分散出口截面气液两相的分布,缩短流体流动的稳定时间;整流网具有分散流体,降低流速的作用;错开整流网相邻层之间的网格可以改善出口截面的液相分布;本模型中整流网采用三层网格达到较好的出水效果.     

Carrousel氧化沟固-液两相水力特性数值模拟

为研究氧化沟内的固-液两相流,本文采用数值计算的方法,以典型的四沟道Carrousel氧化沟为研究对象,通过将污泥沉降速率模型与两相湍流混合物模型耦合,建立了氧化沟固-液两相湍流混合物模型,从而实现了垂向上固-液两相的分离.模拟结果显示:氧化沟内的污泥浓度变化趋势总体呈现出与水流流速变化趋势相反的分布规律,即越接近沟底,污泥浓度越大,流速越小;越接近水面,污泥浓度越小,流速越大.此外,在大弯道处,形成弯道环流,造成了外弯道的冲刷和内弯道的淤积,大弯道内壁处的污泥浓度整体高于弯道外壁处.本研究结果对实际工程中防止或减少沟内污泥沉积,提高氧化沟污水处理效率有一定的指导意义.     

多孔火药填充床中燃烧转爆轰(DDT)的模拟与分析

随着火炮装药装填密度的提高和火箭推进剂中硝胺组份的增加,它们的总体性能虽有改善,但同时使燃烧转爆轰的感度也加大。在一定条件下,粒状高能固体火药填充床中,将出现DDT现象。本文着重研究燃烧转爆轰前的过程。描述DDT过程的两相反应流体动力学模型用MacCormack有限差分格式求解,得到的转爆距离和爆轰速度与试验观察结果符合得很好。计算表明,粒状药床中的两种转变机制似乎是可以相互转化的。     

井筒气液两相流对致密气压裂水平井试井的影响

多段压裂水平井技术是目前开采致密气最常用的方法之一,在致密气压裂水平井试井测试中常常伴随着一定的产水量,井筒气液两相流会增加井筒流体的流动阻力,加大井筒流体流动对试井解释的影响.为了明确井筒气液两相流对致密气藏压裂水平井试井的影响,提高产水致密气压裂水平井的试井解释精度,建立了一种井筒气液两相流与地层渗流耦合的试井模型,采用数值方法对模型进行求解,获得了考虑井筒气液两相流的压裂水平井试井理论曲线、压力场分布及裂缝产量分布.研究结果表明:井筒气液两相流会增加试井理论曲线中压力和压力导数值,造成靠近入窗点的压力扩散要快于远离入窗点的压力扩散,引起靠近入窗点的裂缝产量要高于远离入窗点的裂缝产量.现场实例分析进一步说明,不考虑井筒两相流可能会对产水压裂水平井的试井解释结果产生很大误差,主要表现为水平井筒假设为无限大导流能力会使得拟合得到的表皮系数偏大,将测试点视为入窗点会使得拟合得到的原始地层压力偏小.所建立的考虑井筒两相流的压裂水平井试井模型为产水致密气井试井资料的正确解释提供了重要技术保障.     

气液两相管流水力瞬变的数值计算及实验研究

由气液两相管流的基本方程出发,通过引入矢通量分裂,对传统的特征线差分做了较大的改进,形成了基于矢通量分裂的特征线差分解法。该法首先将控制方程组的特征值分解成正、负两部分,进而将控制方程中的矢通量雅可比矩阵分裂成两个亚矢量矩阵,对其按各自的迎风格式差分,从而建立了稳定的差分求解格式。该计算法适合于计算声速变化较大且计及液流速度的气液管流的瞬变。计算求解得到的各种不同初始空隙比的压力变化曲线、声速曲线、波速变化曲线、空隙比变化曲线及气体释放影响曲线,通过与不同初始空隙比时气液管流水力瞬变的实验结果对比分析,结果表明两者吻合较好,说明本文方法对于低空隙比的气液两相管流具有较普遍的适用性。     

旋转,弯曲,扩散流道中流固两相流场的数值模拟及其分析

本文简要介绍了旋转,弯曲,扩散流道中,液－固两相流流数值计算结果,进而从理论上分析了泵叶轮压力面遭受磨损和输送两相流时扬程度降低的原因。     

高含能颗粒床中瞬变点传火过程的三维两相流数值模拟

结合火炮工程背景,建立高含能稠密颗粒床中非定常三维两相流与点火器中非定常一维两相流的数理模型,并考虑主装药床与点火器的相互耦合作用。采用分数步法（ＦＳＭ）数值求解。发现在点传火阶段,膛内存在明显的三维效应,并伴随波动现象,火药颗粒向壁面聚集。部分计算结果与试验结果相一致。     

Pressure distribution in the neighborhood of a growing fracture with a constant wedge force

Exact solutions of the problem of the pressure field in the neighborhood of a hydraulic fracture developing in accordance with a square root law in a permeable porous medium with a constant wedge force acting on the fracture edges are constructed. A particular case admitting a self-similar formulation and an exact solution and, as a result, the fairly complete investigation, is considered. The solution constructed holds for an arbitrary self-similar pressure distribution over the fracture edges. The problem considered reduces to the solution of a mixed boundary-value problem for the Helmholtz equation. The solution found can be useful both in itself and for testing more universal numerical algorithms.     

页岩气储层压裂数值模拟技术研究进展

页岩气储层水力压裂数值模拟既要考虑页岩储层岩石的特性,又要兼顾水平井分段压裂施工工艺,是一个非常棘手的力学难题.本文简述了页岩气储层岩石具有的地质力学特征和页岩气储层开发常用的水平井分段压裂技术;详述了扩展有限元、边界元、离散元在水力压裂裂缝模拟上的应用现状,指出了它们在处理裂缝问题的局限性和优越性,总结出边界元三维位移不连续法是模拟多裂缝扩展的有效方法.     

基于孔隙弹性耦合的水力压裂数值模拟研究

系统地阐述基于多孔介质渗流-损伤耦合原理,进行水力压裂的FEM数值实现方法.基本架构为:(1)引入孔隙流体压力膨胀系数将孔隙流体压力与应力场进行耦合;(2)基于损伤局部化模型,提出裂缝张开度表达式;(3)提出水力压裂引起的多孔介质水-力学属性的各向异性表达式;(4)提出全流量加载的耦合分析方案.作为实例,模拟三维地层水压裂缝扩展形态,通过比较模型的数值解和经典理论解,验证该方法的正确性.     

超声速气流中雾化燃料喷射的三维数值研究

首次用双流体模型对雾化燃料在扩张形超燃室中沿九喷嘴顺流喷射的混合问题进行了数值研究。气相用迎风 TVD格式求解三维全 Navier- Stokes方程 ,液相用预估、校正 NND格式求解三维 Euler方程。相间相互作用的常微分方程用预估、校正Runge- Kutta法求解。用三维 Poisson方程生成网格。结果表明 :气相较液相的扩散效果好 ,小直径液滴的扩散效果好。相间速度滑移、改变气相喷射压力和喷射速度对液相扩散的贡献不大 ,但调整喷射角度会明显地增强液相的扩散、混合 ,本文结果未出现阻塞。     

惰性颗粒抑爆过程的数值模拟

对高温火球诱导的爆炸及惰性颗粒的抑爆过程进行了数值研究。由于扰动特征时间 ,两相弛豫特征时间和化学平衡特征时间的差异 ,这种带激波的两相化学反应流守恒方程具有刚性。利用处理包括组元守恒方程的全耦合TVD格式和可处理方程源项的Lax Wendroff Rubin格式分别求解气相和颗粒相 ,并根据各特征时间的比值用分步法处理方程的刚性。计算结果反映了均温燃烧火球在可燃环境中形成加速火焰和激波 ,进而成长为爆轰波的过程 ,以及惰性颗粒对爆轰波的抑制过程 ,反映了激波、化学反应和惰性颗粒之间的相互作用和耦合。计算结果表明 ,仅当颗粒浓度大于某值时才能有效抑制爆轰 ,否则无论多大的颗粒散布区域 ,皆不能使爆轰波完全抑制 ,爆轰波或是在其中发展为两相爆轰波 ,或是穿越该区域后重新成长为气相爆轰。     

Basset力研究进展与应用分析

Basset力为两相流中颗粒与流体存在相对加速度时所产生的一种非恒定气动力,以往对其进行了大量的实验研究、理论分析和数值模拟.本文通过对Basset力研究文献的综述,分析并归纳了各种不同两相流动问题中该力的影响情况,得到的结论是:对于气泡在液体内的流动问题,当气泡运动的脉动频率很大或很小时可以忽略Basset力对其运动的影响;对于固体或液体颗粒在气体中的运动问题可以忽略Basset力的影响;而其它两相流动问题则需要根据具体问题的特点来决定是否考虑Basset力的影响,其中需要考察:流体与颗粒密度差别,颗粒尺寸,流动特征时间和颗粒运动弛豫时间,相对加速度(或减速度)等因素.本文还探讨了Basset力研究的发展方向.     

不同围压作用下非均匀岩石水压致裂过程的数值模拟

从岩石细观非均匀性的特点出发,提出一个描述非均匀材料渗流和破裂相互作用的数值模型。在这个数值模型中,单元的力学、水力学性质根据统计分布而变化,以体现材料的随机不均质性,材料在开裂破坏过程中流体压力传递通过单元渗流,损伤耦合迭代来实现。算例表明,该模型能较好地模拟出岩石类材料在水力压裂作用下,微结构非均匀分布和不同围压比对破裂模式、失稳压力的影响,非均匀性导致试件的开裂压力、失稳压力明显不同,裂纹扩展路径不规则发展,模拟结果和实验结果较为一致。     

明渠气二相流的双流体模型

从解决平均二相流基本方程的封闭问题出发,分析了水利工程中气水二相流的特点,介绍了据此提出的可用于水利工程稀疏气泡流计算的双流体模型,并对明渠气水二相流进行了算例验证。     

FLOW OF A TRAIN OF DEFORMABLE FLUID PARTICLES IN A TUBE

I.IntroductionWangandSkalakll]studiedforsolidspheresintubes.HymanandSkalak12--31studiedthemovementofacompactfluidspheres(non-deformable)intubes.Theyonlystudiedcompactdropswhoseradiusesarenotbiggerthan0.7.Pozrikidisl4]studiedthenlotiollofdeformabletluidparticlesintubes.Inthispaper,westudiedtwo-phasenowregime,consistingofaperiodictrainofequallyspacedliquidslugsmovingaxisymmetricallyinacontinuousliquidphasewhichisimmisciblewiththeslugphase(Fig.l(a)).Wereportnumericalsolutionsforthehydrodynamic…