汽液两相流不稳定性实验研究

以真空相变换热器内出现的汽法两相流不稳定性为基础，对具有凝结──蒸发管系的汽液两相流不稳定性进行了实验研究，考察了汽泡不稳定振动限及影响振动频率的有关因素，其结果对工程实际具有一定的指导意义．     

大落差管道下坡段不满流流动特性分析

根据流体力学原理，分析了大落差管道有不满流存在时的稳态和瞬态流动特性。阐明虽然不满流的存在对压力波的传递有抑制作用，且可节省减压站的投资，但由于气体空间的存在，使管道中的部分管段呈气液两相流特性，而两相流管道的压力波传播过程与单相流动有着相当大的差别．因此不满流的存在不便于全线的生产管理和运行控制，高峰后的管段对事故反应慢，难以对可能发生的管线泄漏事故进行报警、定位，汽袋会使再启动产生困难。文中给出了计算实例。     

矩形通道内蒸汽射流凝结换热面积的实验研究

针对超声速气液两相流升压装置内高速蒸汽射流凝结现象,在蒸汽质量流率为200~600kg·m-2·s-1、入口过冷水质量流率为4~18t·m-2·s-1、入口过冷水温度为20~50℃的条件下,使用矩形截面蒸汽喷嘴和混合腔进行了可视化实验研究;采用热平衡相变模型计算了蒸汽射流凝结的换热面积,给出了换热面积随汽水参数的变化规律,并建立了预测归一化换热面积的实验关联式。研究结果表明:蒸汽喷嘴截面形状对射流凝结流场结构影响不大,气液两相区是蒸汽凝结的主要区域,蒸汽在气液两相区内以小气泡的形式与过冷水完成能量交换,换热面积随蒸汽质量流率和过冷水温度的增加而增加,随过冷水质量流率的增加而减小。实验中测得的换热面积在2.4×10-3~7.8×10-3 m2之间,换热面积实验关联式预测值与实验值的误差在±10%以内。本文研究结果对超声速气液两相流升压装置的优化设计和安全运行具有重要意义。     

基于直接接触凝结理论的汽液两相流升压模型

针对汽液两相流升压装置利用经验模型计算的过程中,仅能对出口压力进行计算,且计算值与实验值有较大误差的弱点,提出了用直接接触凝结（DCC）的理论求解汽液两相流的一维理论模型。计算升压装置的最大出口压力,分析其他参量的变化规律。结果表明,汽液两相流在凝结激波前为泡沫流,在凝结激波后完全凝结成单相水的情况下,升压装置的出口压力达到最大值。     

空气冷凝器管内分层流实验观测及数值计算

在实验观测到的水平管管内凝结分层流基础上,建立了水平管管内凝结分层流的稳态两相流数学模型;计算出了两相流区内一些重要参数空隙率、干度、汽相速度、液相速度和凝结换热系数沿冷凝管长的变化曲线;分析计算了在冷凝器中加入汽液分离器对提高冷凝器冷凝性能的作用和效果。     

复杂结构流道汽—液两相凝结流动压降

以复杂变截面流道为压降元件,研究了汽-液两相凝结流动的压降规律、两相流摩擦压降的L-M模型的扩展问题、均相流动模型和分相流动模型的适用性问题。获得了用混合平均雷诺数表达与两相凝结流压降的关系、L-M模型可用于非绝热的两相等温流等结论,为复杂流道中汽—液两相凝结流阻力的分析及压降计算奠定了基础。     

大落差管道下坡段不满流流动特性分析

根据流体力学原理，分析了大落差管道有不满流存在时的稳态和瞬态流动特性，阐明虽然不满流的存在对压力波的传递有抑制作用，且可节省压站的投资，但由于气体空间的存在，使管道中的部分管段呈气液两相流特性，而两相流管道的压力波传播过程与单相流动有着相当大的差别。     

有压输水管道系统气液两相瞬变流研究综述

综述一个多世纪以来，有压输水管道系统中有关气体释放、空穴流及液柱分离，计算分析方法，水锤防护及实验研究等方面的主要研究进展，并提出还需对气液两相瞬变流基本理论，空气进排气阀的特性，截留气闭的动态特性和动力特性，实际工程优化设计理论等诸多方面进一步研究。     

气液两相状态下有衬里水带水动力特性研究

消防水带内工质为有压气液两相流状态时,其工作过程中会产生无规律振动,极易造成水带磨损和水枪的难以掌控,影响灭火救援工作的开展。对气液两相状态下消防水带水动力特性展开研究,通过数值模拟和实验的方法探索水带内气泡流动、合并、破碎、脱离的过程,分析气相比例、运行压力对水带稳定性的影响。数值计算中考虑重力、表面张力和壁面黏附作用。研究结果表明:气相比例是导致水带不稳定运行的重要因素,但存在一个极大值;运行压力的增加会直接导致水带运行不稳定性的增大,但两者之间未发现定量关系;气液两相的剧烈扰动,是造成气泡的流动、合并、破碎的主要诱因,在气液两相流状态下,应尽量避免水带高压运行。     

垂直环空空气－泥浆气液两相流实验研究

对空气在垂直环空泥浆中流型分布规律及运移规律进行了研究，结果表明，气体在泥浆中流型分布与在水中流型分布相比差别很大，同样流型下气体在泥浆中的上升速度比在水中上升速度略低，但基本接近，然而二者的数学表达式却相差甚远．这是因为在同样的含气率的情况下，在空气－泥浆两相流系统中，从泡状流向团块状流过渡要比空气．水两相流系统中早得多．实验还发现，在常温常压且泥浆粘度高的情况下，空气泥浆两相流系统中不存在泡状流，气体含量小时即为弹状流，因此．气体在水中的流型分布规律及上升速度模型不能简单地用于泥浆作为液相的气液两相流中．     

应力敏感对致密砂岩气藏气水两相渗流特征影响研究

随致密气藏开发进行,地层压力降低产生应力敏感从而影响气水两相渗流。通过非稳态气驱水实验模拟致密气藏地层条件下气水两相渗流过程,研究了苏里格气田某区块盒8致密储层应力敏感对气水两相渗流的影响。结果表明:围压增大,气水渗流能力降低、共渗区减小、束缚水饱和度增大但总出水量变化不大,由于气相和液相应力敏感存在差异,气相相对渗透率增大、水相相对渗透率减小。     

S135钢在含CO2聚合物钻井液中腐蚀研究

利用高温高压反应釜研究油田常用的四种S135钢在含CO2聚合物钻井液中腐蚀行为。结果表明,平均腐蚀速率随温度或CO2分压增大而先增大然后降低;随流速增大而升高。S135钢在动态液相中的平均腐蚀速率远大于动态气相,无论在液相还是气相S135钢平均腐蚀严重情况依次为S135（A）＞S135（B）＞S135（C）＞S135（D）。该实验条件下（温度为100℃,CO2分压为3MPa,流速为2m/s,腐蚀时间为96h）,S135钢气相局部腐蚀比较轻微,其点蚀系数介于1.12~1.49,液相局部腐蚀比较严重,其点蚀系数介于1.40~5.22。用聚合物钻井液钻遇高含CO2气层时,建议采用S135（D）钻杆,最好不用S135（A）或S135（B）钻杆。     

气液两相流界面波非线性稳定性分析研究

通过对双流体模型方程进行简化，得到了双曲型两相流非线性控制方程组．进而导出了该方程组的特征线方程，利用有限差分及特征线方法求解了特征线方程，考察了界面扰动随时间在空间的发展状况，并与实验和线性稳定性分析结果进行了比较．     

Variation law of gas holdup in an autoclave during the pressure leaching process by using a mixed-flow agitator

The multiphase reaction process of pressure leaching is mainly carried out in the liquid phase. Therefore, gas holdup is essential for the gas-liquid-solid phase reaction and the extraction rate of valuable metals. In this paper, a transparent quartz autoclave, a six blades disc turbine-type agitator, and a high-speed camera were used to investigate the gas holdup of the pressure leaching process. Furthermore, experiments determining the effects of agitation rate, temperature, and oxygen partial pressure on gas holdup were carried out. The results showed that when the agitation rate increased from 350 to 600 r/min, the gas holdup increased from 0.10% to 0.64%. When the temperature increased from 363 to 423 K, the gas holdup increased from 0.14% to 0.20%. When the oxygen partial pressure increased from 0.1 to 0.8 MPa, the gas holdup increased from 0.13% to 0.19%. A similar criteria relationship was established by Homogeneous Principle and Buckingham's theorem. Comprehensively, empirical equation of gas holdup was deduced on the basis of experimental data and the similarity theory, where the criterion equation was determined as ε=4.54×10-11n3.65P_g0.18. It can be seen from the formula that agitation rate made the most important impact on gas holdup in the pressure leaching process using the mixed-flow agitator.     

大产液量水平气井不同气举方式气液两相流研究

连续气举是产水量大的水平气井重要排采措施,针对现场正举和反举的特点,为揭示气田开发过程中反举条件下油管和正举条件下油套环空内的气液两相流流动规律,分别用水和空气在套管内径为127.3mm、油管外径为73mm的油套环空和内径为60mm的油管内进行了井筒气液两相管流模拟实验,对低压积液气井气举时井筒流动规律进行了研究分析,分析了井筒中气相和液相的体积流量、注气方式等因素对井筒压降和持液率的影响。实验结果表明,在相同气、液流量条件下,反举时的持液率比正举持液率小;不同气举方式下的井筒压降随注气量的增加呈不同的变化趋势,反举时的井筒压降比同工况下正举的压降大,对于产液量较大且有一定地层能量的气井,推荐采用反举方式进行气井排水采气。     

喷管内高速流动天然气相变特性数值研究

在超声速旋流天然气分离器中,气流经过拉伐尔喷管绝热膨胀形成带液滴的超声速低温混合气流,喷管内的相变是实现天然气分离的关键.根据相变理论、气体动力学理论并考虑了实际气体的影响,建立了描述有相变的喷管中天然气高速流动的数学模型.研究了喷管内有相变的天然气的流动特性;计算了不同入口条件下的相变起始点位置和水蒸汽的凝析率;分析了当喷管入口温度一定时,相变起始点、水蒸汽凝析率与入口压力的关系.计算结果表明,随着入口压力的升高,相变起始点位置逐渐前移,水蒸汽凝析率逐渐增大,建立了一种预测超声速旋流分离器正常工作压力范围的方法.     

水平井筒变质量环空流压降分析模型

在常规管道环空流流型压降分析的基础上 ,考虑管壁存在入流或出流对于环空流流型压降的影响 ,对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程 ,得到水平井筒气液两相变质量流动环空流流型的压降计算方法 .计算结果表明 :水平井筒气液两相变质量流动环空流流型的压降大于常规水平管道的压降 ;入流量越大 ,压降越大 ;管径越大 ,压降越小 ;要计算整个水平段压力分布 ,还需要结合井筒的流型判别以及其它流型的压降计算方法     

泵出型螺旋槽机械密封端面间隙气液两相流动数值分析

针对泵出型螺旋槽气膜密封由于阻塞气压力降低,被密封液相介质进入密封间隙的情况,以密封端面间隙流体膜为研究对象,利用Fluent软件VOF模型模拟阻塞气压力恢复到正常值时端面间隙的流动状况。此时流体膜处于气液两相非稳定流动状态,研究密封端面间气液两相介质分布、压力分布及密封性能随时间的变化规律。结果表明:在假设条件下,内径处阻塞气压力恢复到正常值,流体膜能够恢复成纯气相流体膜;液相介质能增强流体动压效应,增大气相介质流动阻力,降低泵送量;气液两相掺混,改变了气液两相分布、压力分布、泵送量等密封性能,增大了流体膜恢复成纯气相的难度,且在液相介质进入螺旋槽状况下,流动过程中少量液相介质在内径处发生泄漏。     

考虑地层水存在的高温高压凝析气藏相态研究

高温高压凝析气藏地层水的存在对相态和开发动态的影响不容忽略.基于活度系数模型并结合PR状态方程,建立了考虑地层水的烃水体系气-液-液三相相平衡计算模型.针对实例凝析气藏,通过实验和理论模拟手段研究了地层水存在时温度和压力对凝析气中水含量、油气水三相相体积、饱和压力、p-T相图以及反凝析液量的影响规律.研究结果显示,温度越高气中凝析水含量越高,而且随压力降低呈指数增加.地层水存在使凝析气藏露点压力和最大反凝析液量均增加,这说明地层水存在加剧了反凝析.考虑地层水存在的烃水体系p-T相图更能反映油气水三相相态特征.由此可见,高温高压凝析气藏必须考虑地层水存在对相态及开发过程可能带来的影响.     

自然循环两相流气空间对稳定性影响的机理

气空间在核反应堆及各类热能动力装置是不可避免的,为解决其对系统流动稳定性的影响,在清华大学核能技术设计院的热工水力模拟实验系统上做了实验。结果表明,气空间容积较小时流动稳定性强。通过分析参量之间的关系式,提出气空间容积对系统中重要参数之间反馈关系的影响机理： 气空间容积小,则其压力对系统扰动较为敏感。压力的改变通过对入口欠热度和空泡份额的影响抑制了流量的波动。