低流阻火箭煤油的超临界压力流动与换热特性

为探索超临界压力下减阻剂对高温火箭煤油的减阻效果,在压力为15 MPa、质量流速为17 000～50 000kg·m-2·s-1(对应常温流速约20～60m·s-1)、流体温度从常温至360℃和热流密度为2.5～30MW·m-2的试验条件下,对火箭煤油和添加减阻剂的低流阻火箭煤油在直径2mm×0.5mm的高温合金钢管内的流动与换热特性进行了研究。研究发现:在本文研究条件下,煤油传热机理为超临界压力单相类液态强制对流换热;减阻剂对火箭煤油的减阻效果明显,减阻率最高可达60%;随着流体温度升高,雷诺数增大,减阻剂的减阻效果降低,减阻率最低下降至约20%;添加减阻剂后,煤油传热性能显著弱化,但高雷诺数下减阻煤油的换热性能基本维持不变,减阻煤油与火箭煤油的努塞尔数之比约为0.5;雷诺数小于63 000时减阻效果大于传热弱化效果,大于63 000时结果相反。     

油品减阻剂在长输管道中的性能研究

分析了原油减阻剂的工作环境,给出了减阻剂的减阻机理及影响因素,介绍了按照行业标准自制的室内模拟环道装置中,流经不同管径的减阻剂的性能综合测试,得出了减阻率并不是随雷诺数的增大而递增或递减,而是在某一雷诺数下减阻率有最大值,并且在相同的测试条件下,减阻剂浓度越大,单位流体中含有的高分子减阻剂数量越多,经过相同的剪切作用,未被剪切的减阻剂分子越多,经过相同的剪切次数时,减阻率相较也就越高。     

天然气管输减阻剂减阻效果现场评价方法研究

减阻剂的合理使用可有效降低天然气长输过程中的能耗并提高管道的输气能力,天然气减阻剂减阻效果的科 学评价是指导减阻剂在现场合理应用的关键所在。目前国内外现有的减阻效果评价方法在管输现场的使用中有一定 的局限性,不能较好地满足现场需要。结合减阻剂减阻机理及管输现场对评价方法的要求,对国内外已用到的3 种评 价方法进行分析与完善,并提出两种新的评价方法。运用模糊综合评价法对5 种评价方法进行优选,得出采用输气效 率系数与流量反演求水力摩阻系数联合评价法是评价管输现场减阻剂减阻效果较为合理的方法。根据该评价方法, 研发了一套天然气管输减阻剂减阻效果评价软件。在某输气管线的应用中,软件评价分析结果符合现场实际情况,且 同时满足了管输技术工程人员和生产管理者的需求。软件操作简单,使用方便,得到了现场工作人员的好评。     

提输卤管道用改性减阻剂的减阻性能及机理

为了提高减阻剂的耐温、耐盐性,从而使减阻剂更适应深层卤水提输环境,通过引入衣康酸改进减阻剂性能,采用Materials Studio软件模拟与实验相结合的方式,探究以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、衣康酸3种单体合成水溶性减阻剂的可行性;模拟提输卤管道环境,以铁质管道、Na Cl溶液为主,探究减阻剂在铁管表面的吸附状态,分析其减阻机理;以卤水温度、流量、矿化度、减阻剂用量为变量评价减阻性能,通过室内减阻剂测试环道评价减阻效果。结果表明:引入衣康酸可成功合成减阻剂,减阻剂通过自由移动吸附在铁表面,使卤水中其他粒子在铁表面吸附力下降,流动阻力减小,减阻效果明显;该减阻剂受温度、矿化度影响较小,耐温、耐盐性改善。     

α-烯烃高分子减阻剂的质量浓度对减阻效果的影响

采用溶液聚合法合成的α-烯烃高分子减阻剂,用环道装置测定减阻率,实验结果表明:当减阻剂质量浓度达到5 mg/L后,开始产生减阻效果,减阻率随浓度的增大而提高,并逐渐趋于恒定值.随剪切次数的增加,减阻剂的减阻率迅速下降;用粘度法分析高分子特性对减阻效果的影响,即用粘度法测定了高分子减阻剂的特性粘数、等效球的密度和胶粒浓度.特性粘数小,等效球的密度大,胶粒浓度小,分子量大,减阻效果好;反之则效果差.     

我院召开高分子减阻成果推广交流会

高分子减阻推广应用交流会于1985年10月20日至31日在我院召开。高分子减阻使用于消防供水,可以大幅度地减低水流阻力,增加供水距离、流量、射流的密度和射程,对于长距离供水效果尤为显著。同等条件下一辆消防车可发挥相当于两辆车     

成品油管道顺序输送过程减阻效果评价

顺序输送管道系统中,管道压差不仅受减阻剂加注浓度的影响,还取决于管道内各油品所占的比例,因此输送单一油品管道的减阻效果评价方法已不适用于顺序输送管道。以顺序输送成品油管道压力组成为基础,引入摩阻系数替代基准压力、流量的换算,建立顺序输送成品油管道减阻效果评价方法,并应用于化王复线成品油管道系统。分别对注入含减阻剂0~#柴油、排出92~#汽油阶段,以及注入不含减阻剂0~#柴油、排出含减阻剂0~#柴油阶段进行分析,得出化王复线减阻率随时间的变化趋势,在流量455.65 m~3/h的工况下,能够达到的最大减阻率为54%。试验工况下,最大流量为550.93 m~3/h,突破了化王复线成品油管道系统的输量瓶颈。     

一高聚物添加剂边界层减阻的研究

目前,减阻技术已广泛应用于一些民用与军工部门[1],如离岸的石油勘探、开采及原油管道的长距离运输。在减阻技术上,有直接加入减阻剂并与输送物料混合均匀以降低输送阻力[2],有在输送管道表面加上弹性材料护面[3],也有以气泡或水包裹输送物料等.对减阻剂的使用,比较广泛的是用高分子稀溶液[4],或其它无机材料如粘土、细粒矿沙、细煤粉等[5].在高分子稀溶液中,高分子在受到搅拌或其它机械剪力的作用下易产生降解,从而降低以至丧失减阻性能.此外,高分子材料一般价格昂贵,而无机材料减阻一般又要求其浓度较高,故会增加体系的物理粘性,从而增大了粘性耗散能量,反而产生增阻作用.总之,从实用价值来看,减阻技术和减阻剂的应用还远远达不到理想效果. 针对上述问题,我们设计了一种实验装置,即将一定浓度的魔芋溶液从输液管边壁注入边界层,以避免高分子稀溶液在通常减阻方法下的降解作用,并在减阻剂使用量较小的情况下,达到较好的减阻效果     

天然气管输减阻剂减阻技术的研究与应用

 通过电镜微观试验研究,揭示了天然气减阻剂的减阻机制。通过对减阻剂加剂装置关键结构仿真优化表明：旋流雾化喷嘴的旋流室内锥角为100°时雾化效果最佳;喷孔直径的变化可改变减阻剂喷射的轴向速度,有利于增大喷射距离,但雾化角减小,喷孔直径为1.4 mm时,喷嘴的雾化效果最佳;旋流室切向孔角度对旋流室内部速度流场的影响较大,切向角为14°时喷嘴雾化效果最佳;通过实验室及现场试验,得出了合理加剂量的计算公式。本研究对天然气管输减阻剂减阻技术的推广与应用具有指导意义。     

高聚物添加剂边界层减阻的研究

目前 ,减阻技术已广泛应用于一些民用与军工部门[1] ,如离岸的石油勘探、开采及原油管道的长距离运输。在减阻技术上 ,有直接加入减阻剂并与输送物料混合均匀以降低输送阻力[2 ] ,有在输送管道表面加上弹性材料护面[3 ] ,也有以气泡或水包裹输送物料等 对减阻剂的使用 ,比较广泛的是用高分子稀溶液[4] ,或其它无机材料如粘土、细粒矿沙、细煤粉等[5 ] 在高分子稀溶液中 ,高分子在受到搅拌或其它机械剪力的作用下易产生降解 ,从而降低以至丧失减阻性能 此外 ,高分子材料一般价格昂贵 ,而无机材料减阻一般又要求其浓度较高 ,故会增加体系的…     

黄原胶水溶液管道流动减阻特性的试验

对连续循环光滑管道(直径分别为5,10,20 mm)中黄原胶水溶液流动的减阻特性进行了试验,分析了黄原胶减阻的浓度效应、管径效应以及抗剪切特性,得到了减阻率与黄原胶水溶液浓度的关系曲线、雷诺数(Re)与减阻率的影响曲线以及减阻率与剪切时间的变化曲线.结果表明:黄原胶是很好的减阻剂,在较低Re流动时黄原胶在相对较小直径(5,10 mm)管道中表现为B型减阻特性,而在较大管径(20 mm)中则为A型减阻;在高Re时黄原胶水溶液在3种管径管道流动中皆表现为B型减阻,由于其主要具有B型减阻特性,使得黄原胶具有较好的抗剪切特性.     

高分子聚合物稀溶液管内减阻起始的实验研究

本文在大量实验的基础上,提出了预测减阻起始壁面切应力T~W*与高分子线型聚合物克分子水力学体积M[η]之间的一个经验关系式。该公式具有较为满意的精确度,由此预测的壁面切应力T_W*与国外研究者的实验数据相比甚为吻合。文中还分析了聚合物溶液浓度、管径对减阻起始时的壁面切应力T_W*、其他减阻起始参数以及减阻起始后流动曲线的趋向的影响情况。所有试验是在内径为d=0.587厘米和内径为D:2.3厘米的光滑圆管中进行的。采用国产几种常用的减阻剂——聚丙烯酰胺及聚丙烯酰酸(分子量从300万～1000万),详细地观察和分析了影响减阻起始条件的因素。     

基于大涡模拟的圆管脉动湍流减阻数值分析

该文利用商业软件ANSYS-CFX对圆管中的脉动湍流进行了大涡模拟,分析了脉动流的减阻特性和总能耗。文中的脉动流算例包括稳态流主控和振荡流主控两种流态。结果表明:脉动流通过叠加适合的振荡流来改变稳态流的边界层特性,脉动幅值为5.5时得到最佳减阻率为25%;当脉动流的流态由振荡流主控且振荡流分量的边界层为层流时,减阻效果较好;简单正弦形式脉动流的总能耗高于相应的稳态流。     

利用旋转圆盘设备研究聚氧化乙烯（PEO）减阻和机械降解规律

针对聚合物减阻剂易于降解的问题,探讨聚氧化乙烯的减阻和机械降解规律。采用自行研制的旋转圆盘减阻率测试设备,辅以乌氏黏度计,通过研究水相减阻PEO的分子量、浓度、温度对减阻性能的影响,并探讨机械和超声降解引起的减阻率和溶液黏度变化。减阻聚合物的减阻效果与本身空间结构、流体的流动状态、聚合物浓度等有关。同环道系统的测试规律一致,PEO减阻率随旋转圆盘转速引起的雷诺数增加而增加。不同分子量的PEO均存在最佳减阻加剂浓度,高分子量的最佳加剂浓度要低于低分子量。温度升高,不利于没有侧链的PEO的减阻。PEO的降解过程是由外加能量的传递诱导自由基反应,机械降解过程在搅拌30 min后就不再明显;超声降解,随着时间的延长,降解比例不断提高。     

基于等离子体的GTS模型气动减阻研究

为探究等离子体对类厢式货车的气动减阻效果,以GTS模型为研究对象,采用数值仿真的方法,分别研究了当来流风速为20 m/s时,3个位置处等离子体布置角度、激励电压对GTS模型的气动减阻效果并分析其减阻机理,然后进行组合工况的分析.研究结果表明,等离子体是通过诱导近壁面气体定向流动使流动分离点后移、推迟流动的分离,从而减小GTS模型前后压差阻力、降低整车气动阻力系数,等离子体布置的位置在流动分离点后方并且靠近流动分离点.单个位置激励时,等离子体布置在GTS尾部两侧时气动减阻效果最好,最大减阻率为5.09%;组合工况时最大减阻率可达6.01%.当来流风速一定时,等离子体存在最佳布置角度与激励电压.     

仿生射流表面优化设计与减阻机理分析

针对不同射流表面参数减阻问题,建立仿生射流表面模型,利用SST k-ω湍流模型对其进行数值模拟,所得结果与实验数据吻合良好。运用正交试验设计法对影响射流表面摩擦阻力的因素进行分析,得到各因素对减阻效果和节能效果的影响规律:形状因子对减阻率和节能率的影响最大,流速比其次,流速比与减阻率和节能率呈抛物线关系,形状因子与减阻率呈线性关系,且随着形状因子增大减阻率增大,最大减阻率为15.06%,最大节能率为13.57%。由于射流流体的阻碍作用,在射流孔背流面形成逆流区,逆流区近壁面形成的剪应力方向与来流方向相反,局部摩擦因数为负值,并且由于射流流体对主流场的推力作用,使得边界层黏性底层厚度增大,速度梯度减小,摩擦阻力减小。     

波状圆柱绕流减阻的实验研究

为了寻找一种减阻、减振而又不受流动方向限制的方法,提出了一种可降低绕流阻力的波状圆柱,并对波状圆柱的平均阻力系数以及表面压力分布进行了实验研究.实验在某低速风洞进行,工作段的横截面尺寸为0.6 m×0.6 m,湍流度小于0.2%.实验中的Re在2.0×104到5.0×104范围内.实验结果表明:3种不同倾斜度的波状圆柱平均阻力系数小于普通圆柱的平均阻力系数,最大减阻效果可达20%以上;流体在波状圆柱的最小横截面上分离得早,表面压力下降快;波状圆柱表面倾斜度是影响流场的重要参数,其取值大小直接影响波状圆柱的减阻效果.     

基于车轮的整车气动减阻的研究

针对国内某运动型多用途汽车(SUV),采用均匀设计方法,应用计算流体力学(CFD)技术,进行了车轮气动减阻研究.研究发现:使用均匀设计方法基于车轮的气动减阻能够有效地降低整车气动阻力系数,降幅可达15.9%,;前轮阻流板宽度对于针对车轮气动减阻的气动阻力系数的影响最大,前轮、后轮阻流板高度、宽度,轮辋面积对气动阻力系数存在不同的影响趋势.     

固液两相流管道输送的减阻问题

随着固液两相流管道输送技术的广泛应用和输送距离的加大,对其减阻问题的研究日益受到人们的重视。本文将目前的减阻研究归纳为型体减阻和静减阻两大类,并在分析两类减阻研究存在的问题的基础上提出了主动动减阻的新概念。     

翼型绕流不同频率展向振荡电磁力减阻控制实验研究

研究结果表明展向振荡电磁力可控制湍流边界层,电磁力的振荡频率对湍流的控制效果有影响,但并未讨论电磁力振荡频率对控制效果的影响机理。实验研究了不同频率展向振荡电磁力控制翼型绕流的减阻效果及其影响机理。实验在转动的水槽中进行,在翼型的背风面包覆展向振荡电磁力激活板,并将其浸入水槽中,利用应变传感器测量翼型的阻力,基于意法半导体公司生产的微处理器开发电磁力控制器,用于控制电磁力的方向和振荡频率。研究结果表明展向振荡电磁力对翼型绕流具有减阻效果,对比分析了不同频率的展向振荡电磁力的减阻效果,发现电磁力的振荡频率为20 Hz时减阻效果较优,减阻效率可达到18%;展向振荡电磁力可减小翼型阻力的振动幅值,具有减震功能;当电磁力的振动频率与阻力曲线内小波动频率相近时,电磁力的减阻减震的效果最佳。