环空管内气—液两相流研究进展

环空管气—液两相流出现在石油开发的许多场合,与圆管两相流相比,对环空管两相流的研究却没有得到足够的重视．自８０ 年代以来,只有Ｓａｄａｔｏｍ ｉ、Ｃａｅｔａｎｏ、Ｋｅｌｅｓｓｉｄｉｓ、Ｈａｓａｎ 等少数研究者对环空管气—液两相流的流型、含气率及压力降等进行了研究．本文对２０ 年来环空管气—液两相流的研究进展进行了一些介绍,并对目前的研究现状进行了评述．     

深水钻井井筒环空气体上升速度研究

在深水钻井的过程中,及早准确地监测到气侵的发生对于钻井安全至关重要。在哈格多恩和布朗方法的基础上建立了深水钻井气侵发生后气体上升速度模型,针对井斜角对气体流型划分原则的影响及气体滑脱速度的改变进行了修正,结合气侵后井筒气液流动规律,实现了气侵发生后气体到达海底井口时间的实时计算,所得结果能够有效反映深水斜井钻遇气侵后井筒环空的流动规律,对于气侵及井控的监测具有重要意义。     

垂直管流中食品颗粒速度分布的实验研究

用数码录像方法对颗粒的轴向速度和径向位置进行了测量，获得了单个颗粒在垂直管流中的速度分布。考虑到非球形颗粒和数甲基纤维素(CMC)溶液的非牛顿性，对有关文献中颗粒阻力系数计算的关系式做了修正。理论计算结果与实验滑移速度比较表明，在靠近管道轴线的径向位置模型的计算与实验结果很接近。同时，讨论了颗粒尺寸和流体流量对颗粒速度分布的影响。     

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。     

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．     

鼓泡塔内气含率分布与流场的CFD模拟

采用CFD商业软件对单层分布器、双层分布器和带导流筒3种结构鼓泡塔内气液分散性能进行数值模拟。研究结果表明,随着通气量的增加,鼓泡塔内气含率增高,但其分布的均匀性变差。鼓泡塔内存在过渡流域和充分发展流域,在过渡流域,塔内水平截面平均气含率随轴向高度而增加,在充分发展流域,塔内水平截面平均气含率不随轴向高度变化,2种流域的分界线位置和鼓泡塔的结构有关,而几乎不受通气量大小的影响。在相同通气量下,双层分布器和带导流筒鼓泡塔内平均气含率比单层分布器鼓泡塔低,但双层分布器相对单层分布器鼓泡塔可改善在耗氧反应体系中氧气分布的均匀性,采用带导流筒鼓泡塔可改善液体在塔内循环,使气-液反应在塔内更加均匀。     

管制员个体因素对空管运行亚健康影响的结构方程模型

人的因素是影响空管运行亚健康的重要因素之一,研究其对空管运行亚健康的作用机理具有重要意义。在前人对空管安全人为因素风险研究的基础上,运用层次分析法建立了空管运行亚健康人为因素风险指标体系的层次结构模型;基于人为因素风险指标体系,建立了管制员个体因素影响空管运行亚健康理论模型。根据理论模型构建了管制员个体因素影响空管运行亚健康的结构方程模型,并使用AMOS 24.0软件对模型进行检验和修正。模型拟合结果表明：业务技术水平与生理状况之间不存在显著的相关性;心理状况与生理状况之间的标准相关系数为0.60,且影响显著;心理状况与业务技能水平之间的标准相关系数为0.40,且影响显著;心理状况与空管运行亚健康之间的标准相关系数为0.31,且影响显著。     

多相垂直鼓泡流动系统压强的径向分布特性

利用应变片压力传感器测定了气-液-固三相悬浮鼓泡体系和气-液两相垂直鼓泡流动系统中压强的径向分布。比较了不同操作条件下体系内不同轴向位置上压强径向分布的特征,初步探讨了体系的流体湍动特性。     

漂移模型参数对两相流分析的影响

分析了５ＭＷ核供热堆热工水力学模拟实验回路ＨＲＴＬ－５中的两相流及两相流稳定性特性。指出在采用带有质量，蒸汽质量，能量及动量守恒方程的一维两相流漂移模型分析时，空泡份额分布参数Ｃｏ及漂移速度Ｖｖｊ的选择对系统稳态及动态分析结果都会产生很大的影响。其中Ｃｏ对稳态流量的计算结果影响不大，通常可以忽略。在Ｖｖｊ为０．０～０．６ｍ／ｓ的范围内，Ｖｖｊ对稳态流量的计算结果有６％的影响，但对加热段出口空泡份额的影响却有５３％。均匀流模型（Ｃｏ＝０．０，Ｖｖｊ＝０．０）与漂移流模型（Ｃｏ＝１．１，Ｖｖｊ＝０．４８）对两相流稳定边界的预测相差１５％。本研究选用Ｃｏ＝１．１，Ｖｖｊ＝０．４８。漂移模型对系统稳态及动态的分析结果都与实验值相吻合。     

垂直上升圆管内等温气泡流动的总体平衡建模

对等温条件下垂直上升管内气泡的总体平衡(population balance)建模,提出了一种平均气泡数密度(ABND)方法.通过将平均气泡数密度传递方程引入到商业计算流体力学(CFD)软件ANSYS CFX10中来体现气泡的总体平衡.对湍流驱动下气泡自由碰撞以及湍流涡旋携带下撞击引起的气泡聚并和破裂效应采用Hibiki和Ishii提出的气泡聚并和破裂模型.对气泡流动中的基本变量:局部气含率和液体速度沿径向的分布进行了预测,并与Liu和Bankoff的实验数据进行了对比.预测结果和实测数据之间具有很好的一致性,证明了平均气泡数密度方法对气泡流动建模的适用性.     

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 .     

两相弹状流中液弹及气泡合并情况的研究

对气液两相弹状流中液弹和气泡合并情况进行了研究．得出最小稳定液弹长度是液弹尾部达到充分发展的速度分布所需的长度．通过对液弹内弥散气泡的统计分析，得出稳定液弹内不存在直径大于５ｍｍ的气泡．借助流动可视化技术，对弹状流中各种尺寸气泡的合并情况进行了描述，得出小气泡之间的合并为二元式合并，而小气泡与大气泡之间的合并是非二元式合并．     

垂直下降管中高粘液体两相流的流型转变

对垂直下降中高粘液体两相流的流型转变进行了深入的理论研究。     

股票市场泡沫模型研究

在股票市场中，价格是围绕内在价值上下波动的，而且价格的变化又取决于供求关系的影响．本文分析了一个已有的泡沫模型，并运用系统动力学的方法建立了以供、需和价格为变量的泡沫模型．最后，我们运用所建立的模型解释了股票市场泡沫发生及破灭的机理。     

单个气泡在加压液-固流化床中上升速度的模型与计算

以考虑浮力、液相粘性阻力和颗粒相碰撞力的气泡受力平衡关系式为基础,发展并建立了加压液一固流化床中单个球形气泡上升速度的理论模型．针对不同的床内压力和颗粒相体积分数,计算了单个气泡在加压液一固流化床中的上升速度,并与实验测量数据进行了比较。     

数值模拟气泡在粘性液体中上升运动的Euler—Lagrange方法

在考虑界面张力的条件下,用边界层方法通过把液体粘性对无粘势流的影响化为修改势流在自由面上边界条件的办法,导出了数值模拟二维气泡在粘性液体中上升和变形的边界积分方法,势流计算采用Ｌａｇｒａｎｇｅ坐标,粘性修正采用Ｅｕｌｅｒ坐标,边界层近似的误差为δ的三次方量阶。数值模拟结果显示,在大气泡情形,粘性的影响很小,随着气泡尺寸的减小,表面张力和粘性的影响都增强,但与表面张力相比,粘性的影响处于比较次要的地     

稀疏固液两相流中空泡云的振动研究

建立了空泡云在稀疏固液两相流中振动的控制方程组，由小扰动理论和声学的方法求出了空泡在稀疏固液两相流中发生体积振动时声压传播的解析结果，分析了空泡云中空泡的大小、数量和混合流体中含气量、固体颗粒对空泡云振动的影响．     

垂直管内气液两相逆向流动中界面波特性及液泛现象研究

以空气、水为工质，对内径５０ｍｍ的垂直管内气液两相逆向流动中的液泛现象和界面波特性进行了实验研究．通过实验观察和分析，认为本实验条件下的液泛是由于气液界面产生大的振幅波而后失稳造成的．研究了液泛产生前、后界面波特征及其速度、频率和波长随气液两相流量的变化规律．     

高粘流体流动沸腾传热实验及流型

在垂直管内用高粘假塑性流体进行了流动沸腾传热实验,观察到一种新的流型,建立了流动沸腾传热给热系数关联式.