非均质流管内流动机理的研究

从水平管道内非均质流中固体粒子处于悬移流动圈套证的浓度分布与速度分布之间的关系分析出发提出了预计水平管道内固体粒子处于悬移流动状态下非均质流速度断面的新模型和方法.     

水平管内非均质流速度分布的研究

从固体粒子加速期间清水与固体粒子的速度变化分析入手，提出了预计管道内固体粒子处于滑、跳移（也称推移）状态下的非均质流速度断面的新模型和方法。     

水平管道中工业浆体堆积速度的确定

文章根据非均质浆体流态随着浆体平均流速增加的变化规律,考虑到浆体中固体颗粒组成,结合管道底部固体颗粒的起动条件和堆积速度的概念,研究了水平管道中工业浆体堆积速度的计算模型。该模型能较准确地预测水平管道中浆体的堆积流速。     

环管反应器内液固两相流的数值模拟

为了对环管反应器内液固两相的流动形态进行研究,建立以颗粒动力学为基础的Euler-Euler双流体模型。在浆液流速远大于自由沉降速度的情况下,模拟不同浆液入口速度时的环管反应器上升段压力降,同时对管道内液固两相流中的一些重要参数进行数值研究：在入口液固两相体积分布均匀的情况下,环管反应器上升段、弯管段以及下降段液固两相体积分布和液固两相速度均不一样,在弯管段由于离心力引起管道内二次流,使得固相颗粒甩向弯管的外侧壁,引起固相体积分数在弯管外侧壁明显增大,管道内固体颗粒相分布不均。在浆液速度v=3m.s-1时,液相和固相的速度有一定的速度差,随着入口速度增大,速度差变小;当浆液速度v=7m.s-1时,固体颗粒相速度分布与液相速度基本相同,两者之间的滑移速度可以忽略。计算结果与传统经验公式的比较表明模型能有效地描述环管反应器内压力降和反应器内浆液流动形态。     

水平管道内冰浆流体阻力特性CFD模拟

以水平管道内冰浆流体无相变流动过程为研究对象,运用计算流体力学（CFD）为工具,采用两相流双流体模型,研究了管道内冰浆流体阻力特性.结果表明,沿管道流动方向冰粒子浓度场滞后于其流场的充分发展.当存在湍动时,颗粒动力学理论模型可以很好地描述冰粒子间的剪切作用.当流动为层流时,基于Thomas方程的反推黏度模型的模拟效果优于前者.若浆体输送速度进一步降低,需对冰粒子间的剪切效应进行分段考虑.     

圆管内上随体Maxwell流体流动的谱方法逼近

给出了[0,1]区间上的广义Chebyshev多项式及其相关性质。应用Chebyshev Tau方法高精度地模拟了上随体Maxwell流在水平圆管内的流动。通过管中心和其它管线的速度变化趋势,以及圆管径向的速度分布,描述了流场的整体流动特性,揭示了非牛顿流体管道流的速度过冲和振荡现象。计算结果表明：流体弹性对管中心流体的影响最大;且流体弹性越大,流动的不稳定性越强,松弛时间越长。     

催化剂颗粒在弯道与渐扩管组合管系内的运动分布特征

采用数值模拟方法对弯道与渐扩管相连的管道内气固两相流运动分布特性进行研究.主要分析弯道和渐扩段气相流场分布特征及气相回流卷吸作用下颗粒运动分布特性,研究沿出口水平管段二次流结构发展变化及其对颗粒分布及沉降的影响.针对不同入口速度下,水平管内气流速度、截面平均二次流速度和颗粒质量浓度分布规律进行研究分析.研究结果表明:沿弯道后的水平管道,二次流速度很快下降;二次流对颗粒的卷吸搬运作用,降低颗粒在管道截面的局部聚集浓度;当入口气流速度为4 m/s或更小时,水平管内上升二次流速度较小,颗粒沉降现象明显;当速度增大到6 m/s,水平管截面颗粒质量浓度分布较均匀.     

水平井压裂携砂液摩阻定量计算模型研究

近年来,携砂液在压裂管柱内流动的沿程摩阻研究仍未取得实质成果,而携砂液的沿程摩阻分析是指导压裂设计和施工的关键。因此,有必要对携砂液的沿程摩阻进行研究,推导可普遍应用的沿程摩阻计算模型。利用液固两相流相间的动量交换理论,研究了携砂液分别在直井段、造斜段和水平段流动时支撑剂颗粒处于悬浮运动状态、滑跳移运动状态以及部分悬移,部分滑跳移状态下的携砂液平均流速,最终利用Darcy-Weisbach公式建立了可用于各类型井的携砂液沿程摩阻计算模型,并计算分析了管径、施工排量、砂比、压裂液及支撑剂性质对携砂液沿程摩阻的影响。     

二维管道内交变流动的格子-Boltzmann方法模拟研究

采用格子-Boltzmann方法（LBM）对二维管道内不可压缩交变流动——Womersley流的流动与换热进行了数值模拟研究．结果表明：管道内压力梯度呈周期性变化，在周期较小时，管道的绝大部分区域速度分布相当平坦，在靠近壁面附近出现了速度的峰值，且靠近壁面处速度变化剧烈；在周期较大时，速度分布近似于抛物线，管道中心速度总大于壁面附近速度，且不同周期下的模拟结果与解析解都吻合得很好．另外，当速度交变时，温度表现为波动变化．速度与温度的相位差、温度的分布特性、温度的波动特性等都与压力梯度交变周期及幅值有关．研究结果表明，LBM可以用于交变流动的模拟．鉴于LBM的众多优点，该方法有望成为求解复杂流动与换热的一种有效的数值模拟手段．     

水平管道内沉降性浆体速度分布的研究

从分析固体颗粒加速期间清水与固体颗粒的速度变化入手，研究了管内清水搬运固体颗粒的机理，提出了计算水平管道内沉降性浆体速度分布的新方法。     

固相浓度对固相颗粒在液相中运动规律影响的实验研究

本文运用测量群体中单个颗粒的运动进而揭示群体运动规律的方法,在垂直、同心的全尺寸环空实验架上完成了群体颗粒在牛顿流体和幂律流体中运动规律的研究,得到了固相浓度对颗粒在轴向流及螺旋流流场中上返以及在静止或旋转流场中下沉速度的影响规律,从而分别得出了群体颗粒在牛顿流体或幂律流体的轴向流和螺旋流中上返及在静止或旋转流场中下沉的半经验公式。用所得的半经验公式校正了钱思复计算井底压力的模式,给出了由泥浆液柱压力、环空循环压耗以及环空固相浓度产生的井底压力计算公式。并对确定喷射钻井中环空合理返速的依据提出了一些新的看法。     

粒度对浆体管道输送稳定性的影响

针对长距离浆体管道输送过程中存在着输送稳定性的问题,分析了管道输送的主要影响因素,运用实验的方法论述了颗粒级配对浆体输送稳定性的影响.结果表明管道输送选用的颗粒级配是否合理是非常关键的,它的优化将影响一系列管道输送参数,优化浆体的粒度组合,可减小粗颗粒的沉降速度,以制止其分选沉降,从而提高浆体的输送稳定性.因此,选用合理的颗粒级配作为浆体的输送粒级是可行的,也是安全可靠的.     

垂直井筒携砂规律研究

借助砂粒在水和煤油中的静态沉降实验 ,优选出实际油井出砂自由沉降末速的预测公式 ,并计算得到了砂粒的不规则形状校正系数 ,通过流动携砂实验获得了砂粒在流动液体中的沉降规律。由于受管道内流体速度场的影响 ,砂粒的实际沉降速度并非自由沉降末速与流体平均流速的矢量和 ,而是与平均流速和砂粒自由沉降末速之间有一个线性的统计关系式。该研究最终确定出砂粒在井筒中表现为沉降、悬浮及上升运动的临界条件 ,此临界条件可作为有效实施井筒防砂工艺的理论依据。     

颗粒组分特性对扬矿硬管输送速度的影响

对颗粒组分特性与扬矿硬管输送速度之间规律进行研究。理论分析与试验研究结果表明:单颗粒垂直管道输送时的滑移速度即为其沉降速度,当输送水流速度继续增大到超过了沉降速度后,滑移速度逐渐减小;对于同级配的固体颗粒,输送速度随着体积分数的增大而增大,当固体颗粒体积分数达到某一值后,输送速度增大的趋势减小;颗粒级配不同对体积分数的影响是不一样的,大颗粒级配占优势时输送速度大,小颗粒级配占优势时输送速度小。     

糖用微涡流重力沉降器中的流体特征流动与颗粒絮凝沉降

介绍了一种在糖厂用于澄清无滤布吸滤机滤汁的波纹斜槽板微涡流重力沉降器.探讨了该沉降器的工作原理,分析了流体在波纹斜槽中的流动情况.在一定的简化条件下,推导了斜槽区水力学特征流动的速度分布表达式.指出对沉降固液分离产生强化作用的特征流动是直立斜槽板上的涡旋流和沿波纹斜槽轴向的二次流,涡旋流与二次流的流速都随主体流速的增大而增大,随斜槽直径的减小而增大.文中还推导出了产生涡旋流?二次流的斜槽结构条件下颗粒的沉降速度.结果表明,颗粒的沉降速度随涡旋流和二次流的加剧而提高,从而证明在新型沉降器中,形成的特征流动对颗粒沉降具有强化作用,这也为该新型沉降器的进一步改进提供了理论依据.     

粒径计颗粒级配分析的泥沙群团沉降规律

提出了泥沙群团分层沉降理论,确定了粒径计沉降速度与分层沉降速度和自然沉降速度的关系,得到了粗泥沙粒径相关以及细泥沙百分相关的关系,从理论上解决了粒径计相关计算的问题,使得粒径计颗粒理论得以完善。     

双表曝机Carrousel氧化沟流态的PDA实验研究

文中采用颗粒动态分析仪(PDA)对具有2个倒伞形表面曝气机曝气的Carrousel氧化沟模型进行测试,获得了氧化沟内液固两相混合液流动的特性参数;系统分析了氧化沟内的流动速度、沉降速度,以及固体颗粒体积分数在不同位置和沟段的变化情况。这些测试结果可以为氧化沟的优化设计提供依据,可供实际工程和放大参考。