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．     

垂直环空气液两相流流型的实验研究

针对国内外井涌理论中存在的问题，对空气－水、空气－泥浆两相流系统进行了实验研究．用垂直环空管流实验架、井眼数据测量与传输遥测系统，以及计算机实时数据采集系统，获取了大量实验数据．在此基础上，绘制了空气－水、空气－泥浆两相流的流型图，并利用回归分析的数学方法获取了空气－泥浆两相流泡状流向弹状流过渡的过渡区数学模型．     

垂直环空气液两相流流型的实验研究

针对国内外井涌理论中存在的问题，对空气－水、空气－泥浆两相流系统进行了实验研究，用垂直环空管流实验架，井眼数据测量与传输测系统，以及计算机实时数据采集系统，获取了大量实验数据。在此基础上，绘制了空气－水、空气－泥浆两相流的流型图，并利用回归分析的数学方法获取了空气－泥浆两相流泡状流向弹状流过渡的守渡区数学模型。     

钻井环空中赫巴流体内气泡的上升速度

气泡在钻井环空中的运动规律是井筒多相流的一个研究重点,气泡上升速度则是其中的一个关键参数。井筒 内各流型内气泡/气体上升速度的准确性很大程度上影响了井筒多相流描述的精确性。为此,按照含气率对环空流型 进行了划分,对各流型气泡的运动行为进行了分析。系统地总结分析了单气泡在无限流域中的滑脱速度及气泡纵横 比的计算方法。利用赫巴流变模式对气泡周围表观黏度进行了修正,通过实例对比分析单气泡在赫巴流体内滑脱 速度几个计算公式,认为Rodrigue 公式相对于Harmathy 公式来说是极大的提高,能适应不同形状的气泡,可作为泡状 流流域气泡滑脱速度计算的首选公式。通过对单气泡滑脱速度进行含气率、尺寸和井斜修正,得出了环空中各流型的 气体滑脱速度计算方法,过渡流型的气泡滑脱速度则采用线性处理,并对环空气泡滑脱速度随含气率变化关系进行了 实例分析。最终通过漂移流模型给出了计算环空气泡上升速度的方法。     

水平并联管系统中两相流流量分配的理论及实验研究

在空气－水两相流试验台上，对水平放置集箱的Ｕ型和Ｚ型并联管系统中的两相流流量分配特性进行了理论和实验研究，着重对水平并联管中两相流流量分配规律进行了理论上的分析和推导，得到了计算各支管流量的计算式，并用实验进行验证，其计算结果和实验结果符合较好，研究结果对两相流并联管束的工程设计具有重要的参考价值。     

垂直及倾斜环形管内上升气液泡状流存在条件

对垂直环形管内上升气液两相泡状流存在条件进行了研究 .根据Taitel的气泡结合及积聚理论及小气泡群的实际上升速度 ,将小气泡和Taylor气泡上升速度与截面含气率进行关联 ,并采用Das的预测垂直环形管内Taylor气泡上升速度的关系式 ,获得了一种改进的泡状流区存在模型 .通过该实验数据及其他研究者实验数据的比较 ,表明该改进模型比Caetano模型更加符合实际 .通过上述类似方法 ,笔者还给出了倾斜环形管内泡状流的存在模型 .     

加注天然气稠油高温高压条件下井筒流动特征

针对塔河稠油举升困难技术难题,采用高温高压井筒模拟可视装置,研究油气两相井筒举升过程中不同温度、压力、气油比对流动型态的影响,通过电阻探针研究不同油气两相流动型态下的电阻探针频谱信号特征,建立可视与电阻探针与流动型态的关联关系,建立不同温度、压力下油气两相流动型态特征图版。结果表明:温度升高,小粒径的流型如泡状流等易转变为大粒径流型如弹状流、段塞流等,压力对流型的影响规律与温度相反;稠油加注天然气降低举升压降的主要机制为溶解降黏和密度降低;油气两相不同流型下总举升压降由小到大排序为泡状流弹状流蠕状流段塞流环状流;泡状流时油气混合流体降低举升压降效果最好,在实际生产过程中应尽可能使流型分布在泡状流状态。     

气举试验井两相流动特性分析

用RELAP5／MOD3．2程序计算分析试验井的气举启动与卸载过程，探讨不同气举方式下油井内气液两相流流型分布规律，为下一步试验研究提供理论依据．由计算结果可见，在适当的气举参数组合下，可以实现稳定的气水产量；对所研究的气举参数，两相流流型随气举启动与卸载过程的变化规律是从泡状流过渡到环雾状流；如果气水产量达到稳定，沿油井高度的两相流流型均为环雾状流．     

竖直气—液两相管流中空隙率波及其不稳定性分析

对竖直气－液两相管流中的空隙波进行了测量和分析。结果表明，不同流型的空隙率波其传播速度不同，并随含气率的升高而增大，泡状流“失稳”前后空隙率波的相速度与群速度不相等，属于色散波。利用扰动方法研究了空隙率波的不稳定性，发现某些频率的扰动能使空隙率波的波速和相速度有所提高。非线性分析结果表明，泡状流“失稳”时是一个浊沌动力系统。空隙率波的增长系数求解结果表明，泡状流向弹帽泡状流转化时，空隙率波对有限扰动是不稳定的，并对扰动的频率有所选择。当扰动频率与空隙率波的主控频率相近时，空隙率波呈最大增长状态。     

光纤两相流测试系统与实验

基于光纤双探针的方法设计了一套光纤两相流参数测量系统,可以满足两相流的微观特性测试的需求.该系统能够很好地识别气液两相流中的不同相,将光纤探针测得的光信号转换为电信号,经过偏置放大等处理后输送给采集系统,最终通过计算机编程进行数据处理.模拟实验测得了含气率、气泡速度、气泡大小等3个参数,分析了其径向分布规律:在一定的操作条件下,随着气流量的增加,含气率随之增加,径向分布由边壁峰、中间峰转向中心峰;气泡的上升速度增加,呈现管道中央速度大边壁速度小的分布;在一定的范围内,气泡大小的径向分布比较平稳.该实验验证了光纤两相流测量系统的可行性,展示了光纤探针技术用于两相流测量的优越性.     

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。     

水平并联管系统中两相流流量分配特性的可视性研究

在空气－水试验台上，对分配集箱入口装设加速管和不装设加速管的水平Ｕ型和Ｚ型集箱系统的两相流流量的分配特性进行了可视性研究．研究发现，水平并联管系统中的两相流流量分配与分配集箱内的流动状况有关；在分配集箱入口装设加速管后，两相流量分配特性有很大改善．     

井筒中垂直泡状流传热实验研究

通过理论实验相结合的方法研究石油钻采过程中井筒内泡状流传热问题.根据井筒内泡状流流动特点,以传热学基本理论为基础,建立考虑泡状流流动参数分布的泡状流传热模型,并在模拟井筒多相流传热实验装置上进行了泡状流传热实验,对所建立的传热模型进行评价,研究传热规律.结果表明:建立的泡状流传热模型计算精度良好;泡状流对流换热系数随液体流量增大线性增加,随平均空隙率增大线性减小,液体流量是影响泡状流对流换热系数的主要因素.研究两相流传热要考虑流型自身的流动特点.     

油气两相流压力恢复试井规律研究

针对油气两相流动试井规律无法用解析方法得到准确认识的事实，提出用数值解法来求解的思路。用数值方法对在均质油藏不存在初始饱和度梯度情况下，油气两相流压恢试井的一般规律进行了研究，分析了实始饱和度分布、油气两相黏度比及相对渗透率关系的影响；进而又研究了初始饱和度梯度对试井规律的影响。研究首次发现，由于高压缩性气体参与渗流，会使压力导数曲线表现出了类似于单相流双重介质的“凹子”特征。     

倾斜管内气液两相上升流动流型转变的研究

对倾角为０°到２０°的范围的倾斜管内气液两相上升流动的流型及其转变进行了试验研究，通过对６种流型间转变的机理分析，提出了实现这些转变的动力学条件。进一步导出了环状流向弹状流转变；分散泡状流向泡状流或弹状流转变；泡状流向长泡状流；长泡状流向弹状流转变的４种界线方程，并与试验数据进行了比较，结果今人满意。     

气空间中不凝结气体对自然循环流动沸腾的影响

为了研究不凝结气体对反应堆安全的影响，在清华大学核能技术设计研究院５ＭＷ热工水力实验台架上研究了气空间中有不凝结气体存在时自然循环两相流稳定性的变化。实验发现：在气空间中有很高的氮气分压情况下，即使冷凝器投入运行，系统仍可能出现沸腾和两相流振荡，汽液交界面的温度可达到气空间总压对应的饱和温度，蒸汽分压在气空间中存在不均匀分布。这些现象的研究对压水反应堆变工况运行有重要意义。并对汽液交界面的Ｓｔｅｆａｎ流现象进行了理论分析。     

均速管在两相流测量中总压孔开孔位置的确定方法

本文根据均速管流量计在气(汽)液两相流测量中存在的问题,提出了利用两相流速分布规律重新确定总压孔开孔位置的改进方法。针对垂直上升圆管中气液两相流的速度分布式,具体给出了开孔位置的计算方法及结果,由此得到的均速管如被用于两相流测量,在测量精度、测量范围上都有所改善。     

PDA测试浮选柱液-气两相流中气泡的流速分布

采用ＰＤＡ两相流测速技术,对ＬＨＪ浮选柱下导管内液－气两相流中气泡的流速进行了测定,获得了浮选柱内液气两相流中气泡沿径向和轴向的湍流速度分布规律。测试结果证实了ＬＨＪ浮选柱内形成泡沫流时,下导管内气泡运动处于强烈的脉动状态,该结果为揭示其矿化作用机理,建立数学模型及放大提供了理论依据。     

气液两相流压差信号数据的分形插值拟合

对具有强烈非线性且极不规则的两相流压差信号的分形插值非线性数据拟合与重构方法进行了探索研究，用气液两相流中4种典型流型--泡状流、段塞流、环状流和分层流下的两相流压差信号进行了数据拟合实践与分析检验。结果表明分形插值方法能很好地重现原始压差信号，并较完整地保留了原动力系统中反映其非线性特性和内在规律的动力信息。其压缩因子反映了信号的波动程度，而剪切变形率反映了动力系统的稳定性。从这一新的角度，对两相流机理作了新的分析，指出两相流动现象及其变化正是摄动项和稳定项相互作用的结果，据此提出了一种改进以往两相流压力降数据经验关联式的新思路。     

微细喷雾时喷雾气流中液滴和空气速度比的研究

在喷雾冷却时喷雾流中液滴和空气流的速度比是支配喷雾冷却特性的一个重要参数。在简单而在普适性的物理模型的基础上，通过数值计算方法探讨了液滴－空气速度比和喷雾条件之间的相互关系，给出了微细喷雾条件下液滴－空气速度比的大致范围腹出冲击速率比可近似等于１的结论。