垂直管道低温汽液两相流流型识别的实验研究

采用直接可视化方法和压力信号的功率谱密度分析方法对低温垂直管道中液氮-汽两相流的流型判别进行了实验研究.通过采集实验管路上不同位置处的压力信号,对其进行功率谱密度分析,并由此推断两相流的流型,同时与高速摄像机拍摄的流型进行对比.结果表明,在常温汽液两相流流型识别中应用的功率谱密度分析方法也可用于低温两相流的流型判别.通过改变热流密度发现,对于不同的热流密度工况,都可以使用功率谱密度分析方法判断管内低温两相流的流型.     

摇摆状态与竖直状态下两相流流型和压差波动的对比研究

对摇摆和竖直非摇摆状态下两相流的流型以及压差波动进行了研究．实验中所用的工质为空气和水，实验段为光滑的有机玻璃管，管长5m，内径分别为15、25和34．5mm．通过实验观察和数据分析，发现摇摆和竖直非摇摆状态下的流型特征和压差波动曲线都有明显差别，其中，摇摆状态下弹状流、泡状流和环状流的压差波动曲线有明显的周期性，而搅混流的压差波动周期性不明显．     

功率谱熵在垂直于水平流向的气液两相流压差信号中的应用

对垂直于水平流向的气液两相流压差信号进行了实际测量,对采集的信号提取其功率谱熵值.结果表明:压差信号的功率谱熵受外界压力变化影响较小,对两相流流型变化是敏感的,通过分析功率谱熵值随气液两相流气相流速变化趋势,能够较好地揭示水平管道气液两相流流动特性,为两相流流型的准确识别方法提供有价值的参考.     

垂直向上横掠水平管束两相流型的实验研究

在小质量流速和流动沸腾条件下,对R134a工质垂直向上横掠水平光滑管束的汽液两相流型进行了实验研究,实验的质量流速范围为4~25 kg/(m2.s),质量干度范围为0.02~0.90.通过可视化观察,发现泡状流、块状流和环状流等3种流型.对汽液两相流的压差波动信号的功率谱特征进行分析的结果表明,压差时域信号的功率谱密度可以客观地鉴别泡状流、块状流和环状流3种主要流型.     

基于相关法的气—液两相流流型的模糊判别方法

气-液两相管流流型的自动识别一直是多相流研究中倍受关注的问题,而相关法在气-液两相流流量的计量中得到了广泛的应用,在一座试验室规模的多相流综合测试环道上,由多传感器系统测得气-液两相流动的差压波动信号,通过计算传感器间的互相关函数,并运用模糊数学理论进行了流型的在线自动识别,实验结果表明,此方法是可行的。     

基于支持向量机的气液两相流流型识别新方法

为准确识别两相流型，提出了基于小波包多尺度信息熵和支持向量机的流型识别方法．利用小波包变换对采集到的水平管空气-水两相流压差波动信号进行3层小波包分解，得到8个不同频带的信号，提取各频带信号的小波包多尺度信息熵作为流型的特征向量，运用支持向量机进行训练并识别流型．结果表明：与BP神经网络相比，采用支持向量机进行流型识别可以获得更高的识别率，表明该方法是有效、可行的．     

微重力下气液两相流流型转换的通用关系式

为了预测微重力下气液两相流流型及其转变条件,综述了已有的微重力下气液两相流流型的研究工作,分析、比较了各种研究方法的特点和结果,对已公开发表的１７组微重力下流型的实验结果、共计８００多个实验点,以新的量纲为１的坐标进行重新整理,绘出了流型图。从两相流体内部相互作用力的角度,阐述了微重力下流型变迁的机理,分析了管径、流体粘度、表面张力等对流型转变的影响。以所有这些实验点为基础,拟合出了微重力下气液两相流流型转变的通用关系式。     

基于相关法的气-液两相流流型的模糊判别方法

气液两相管流流型的自动识别一直是多相流研究中倍受关注的问题 ,而相关法在气液两相流流量的计量中得到了广泛的应用。在一座试验室规模的多相流综合测试环道上 ,由多传感器系统测得气液两相流动的差压波动信号 ,通过计算传感器间的互相关函数 ,并运用模糊数学理论进行了流型的在线自动识别。实验结果表明 ,此方法是可行的     

基于空隙率波特性的垂直气液两相流流型判别研究

通过实验得到了垂直管内气液两相流动各种流型的空隙率波,对空隙率波进行信号处理,得到了泡状流、弹帽泡状流、段塞流、沫状流等各种基本流型的空隙率概率密度分布规律和频谱。结果表明,不同流型的空隙率波、概率密度函数(PDF)曲线和频谱曲线具有不同的特征,截面平均含气率越高,空隙率波的频率越趋于单一。因此在不可视的条件下可以根据空隙率波特性,利用这些曲线特别是PDF曲线特性判别流型。     

基于多特征的LS-SVM油水两相流流型识别

油水两相流的流型影响着流动参数的准确测量以及两相流系统的运行特性.针对电导波动信号的非平稳和非线性特点,采用统计理论、小波包理论和混沌理论相结合的方法对垂直上升管内油水两相流的电导波动信号进行分析,得到了11个反映油水两相流流动特性的特征参数,并将这些参数作为流型特征向量,运用最小二乘支持向量机进行训练并识别流型.实现了一种从不同类型、不同角度提取多个特征的流型识别算法,解决了现有算法中特征提取不足的问题.实验结果表明,这是一种有效的、高精度的识别方法.     

气液两相段塞流的PSD和PDF特征分析

在气液两相段塞流理论基础上,通过大量实验,利用LabVIEW平台进行数据采集和处理,并引进数字信号理论和统计学分析方法,得出了段塞流在不同时期、不同形态的概率密度函数(PDF)特征和功率谱密度函数(PSD)特征.段塞流的压力概率密度函数呈现单峰、双峰、多峰分布,尤以双峰分布最为普遍;段塞流的压差概率密度函数分布符合正态分布,呈现单峰分布;段塞流的功率谱在整个频率范围内随着频率增大而缓慢下降,频率范围内出现两个幅度比较明显的特征峰.利用PSD和PDF特征分析可以进行气液两相流的流型识别,为研究流型和管道系统设计提供帮助.     

垂直管流中的气液两相流压力计算

目的解决深井气举采油过程中不同流动型态的压力梯度、持液率、混合物密度对气举井设计和运行影响的问题。方法假设井简相关过程参数,采用阻力系数法计算油、气、水混合物的压力沿井筒的分布规律,进而预测某一深度处的压力。结果得出两相流体在井筒中密度的变化规律、水头损失和井筒中不同深度处两相流体的压力梯度。结论阻力系数法是一种较简单方便的计算垂直管流某一深度压力的方法,对于油气井的优化设计、稳产高产及测试技术的精确性具有重要的现实意义。     

水平井两相流变密度射孔模型研究

综合考虑水平井气液两相流体分层流动特性以及气液两相流体高速通过射孔孔眼所产生的非达西流动效应等因素,基于向井流流动模型和水平井筒气液两相分层流动模型,建立了水平井两相流变密度射孔优化模型。通过对所建模型的数值求解,揭示了变密度射孔完井水平井内气液两相分层流动规律,并对模型中产量、地层渗透率等重要参数进行了敏感性分析。结果表明,均匀射孔会导致水平井筒跟端的径向流入量大大增加,出现明显的端部效应,而通过调节射孔密度,可以有效地调整水平井生产剖面,尤其对于高渗油藏,变密度射孔能够有效地减缓可能出现的水气锥进,从而提高油田的开发效益。     

混输管路气液两相流模型的建立与验证

针对管路气液两相流,建立了一种捕获段塞流的形成和发展过程;并进行气液两相流水力计算的组合模型。以滑移速度和液相连续性方程为基础,通过建立动坐标系来求解液相连续性方程,得到以持液率的变化来反映段塞的形成和发展。加入地形起伏的影响和压降计算关系式,对气液混输管路进行水力计算。分别使用实验数据和工程现场数据来验证模型的准确性。实验数据分别来自于实验环道和大庆油田现场数据。结果显示:模型计算大部分压降误差在±17%以内,大部分积液量误差在±11%以内,具有较好的精度。     

利用孔板差压噪声测量汽水两相流

为实现稠油热采过程注井蒸汽的在线计量，通过对两相流孔板差压噪声的深入研究，建立了测量汽水两相流质量流量和干度的理论模型。在此基础上，采用８０９８单片机研制的“汽水两相流双参数测量仪”，只需用一块标准锐边孔板，配以合适的差压变送器和压力变送器，即可实现汽水两相流质量流量和干度的双参数测量，其相对均方偏差分别为±９．０％和±６．５％。     

质子交换膜燃料电池三维气液两相流数值模拟

质子交换膜燃料电池液态水的生成和传输过程研究,是进行电池水管理的关键。该文基于多相混合流理论,建立了质子交换膜燃料电池三维气液两相流动与传热的数学模型。该模型不仅能模拟燃料电池内部反应气的流动、扩散和化学反应过程,还能模拟液态水的传输和相变过程。应用该模型模拟了电池内液态水的分布及其对燃料电池性能的影响,结果表明液态水主要分布在阴极侧,在大电流密度下,液态水阻碍了氧的扩散过程,导致电池性能下降。模拟结果与实验结果吻合较好。     

超临界压力变压运行水冷壁中间集箱汽-水两相流分配特性的实验研究

超临界变压运行直流锅炉在启动和低负荷运行时,汽-液两相混合物通过水冷壁中间分配集箱后,在垂直水冷壁中要进行流量和相的再分配,存在着流量偏差较大和水冷壁出口汽温偏差较大的可能性,影响锅炉的安全运行.针对这一问题,以600 MW超临界锅炉过渡段水冷壁中间分配集箱及垂直水冷壁为研究对象,在压力10~21 MPa、分配集箱引入管质量流速400~1 200 kg/(m2.s)、干度0.7~1.0范围内,对垂直水冷壁管的分配特性进行了深入的实验研究.结果表明:影响分配集箱并联支管相分配和汽液两相流流量分配的主要因素为引入管质量流速、干度及分配集箱压力.随着分配集箱引入管质量流速的增加,相分配及流量分配的均匀性增强.当分配集箱的工作压力增加时,分配集箱并联支管间干度分配及流量分配的均匀性增加.并联支管间干度分配的不均匀性随着分配集箱入口干度的增加而减小,而入口干度对流量分配的影响规律较复杂,没有明显的变化规律.研究结果不但对保证超临界锅炉安全、高效运行具有重要的工程意义,而且为我国发展具有自主产权的超临界锅炉提供设计依据.     

欠平衡气侵与重力置换气侵特征及判定方法

在裂缝性碳酸盐岩地层中,地层气体以欠平衡或重力置换方式进入井筒形成气侵。对重力置换气侵和欠平衡气侵类型及进气量进行分析;基于气液两相流理论建立井筒气侵模型,改变边界条件计算精细控压钻井气侵期间井底压力和泥浆池增量的变化;通过改变井口压力观察泥浆池总量或出口流量的变化,分析井底气侵方式。结果表明:井口增加回压后,井底压力由欠平衡状态转变为过平衡状态,泥浆池增量略微增加,而重力置换气侵泥浆池增量保持原趋势增加,由此可以判断出井底的气侵方式;该判定方法在现场试验中得到验证,对精细控压钻井安全快速控制气侵有指导意义。