赫谢尔—巴尔克莱流体同心环空轴向流流核及压降计算

从理论上对赫谢尔－巴尔克莱（Ｈｅｒｓｃｈｅｌ－Ｂｕｌｋｌｅｙ）流体在同心环空内稳定轴向层流流动时流核尺寸及流动压降的计算进行了精确的分析。从现场应用的角度出发，建立了圆柱坐标系中流核尺寸及流动压降的理论计算公式，绘出了利用弦截法和Ｒｏｍｂｅｒｇ法计算出的流核数据。为钻井过程中更好地利用赫射尔－巴尔克莱流变模式描述钻井液流变性能、计算环空层流流动压降及分析岩屑运移规律提供了理论依据。     

宾汉流体在钻井同心环空内轴向层流核及压降计算

针对石油钻井过程中钻井液在环形空间内的特点.对宾汉液体在钻井同心环空内轴向层流流动时流棱及流动压降进行了精确的理论分析.利用圆柱坐标系.导出了流场分布、流核尺寸及流动压降的理论计算公式.给出了便于现场应用的计算模式及有关的计算图表.有助于准确确定直井钻井过程中环空流核尺寸及流动压降.为更好地进行水力参数和钻井液流变参数设计,提供了参考依据.文中还从理论上对比分析了以前常用简化计算公式的计算误差.     

倾斜偏心环空中宾汉流体层流流动

本文应用流体力学中的运动微分方程,建立了宾汉流体在倾针偏心环空中的层流流动模型。通过求解徽分方程得出了宾汉流体在该流动条件下的精确流速分布公式,并由此分析了倾针偏心环空宾汉层流流动特征,然后证明了当环空流速较高时,也就是当宾汉流体的屈服值г。与单位长度压降的比值较小时,宾汉流体层流最大流速“半径”P近似等于相同条件下的牛顿流体最大流速“半径”p1。文中也分析了由此产生的误差,结果表明当屈服值T。与单位长度压降的比值小于或等于0.01米时,相时误差不超过1,27%;最后进一步提出了精确计算该流动条件下的宾汉层流流量公式及压降公式。     

偏心环空中Robertson-Stiff流体的波动压力计算模型

用窄槽流动模型模拟流体在偏心环空中的流动,结合流体流动的控制方程和Robertson-Stiff流体的流变方程,建立了稳态层流条件下的波动压力计算模型。利用自适应的辛普森积分法对其进行了数值求解,并对波动压力的影响因素进行了分析。结果表明,建立的Robertson-Stiff流体在偏心环空中的波动压力计算模型预测结果准确,采用的数值求解方法精度高,与已有的偏心环空波动压力计算模型结果对比误差在10%以内;在井眼环空处于完全偏心的情况下,波动压力梯度降低为同心环空的50%左右;当流性指数和管柱井眼尺寸比较大时,要对起下钻的速度严格限制。     

环空加砂压裂管柱流体压降分析及现场应用

连续油管(CT)水力喷射压裂技术是提高低渗透油藏开发效率的一种重要手段。选择压裂作业连续油管时需要考虑连续油管及套管的强度及尺寸,不仅要保证压裂施工作业过程中管柱结构安全可靠,而且还要保证压裂施工中高压力、大排量要求。环空喷射压裂作业就是为了满足现场施工大排量而采取的一种有效措施,然而,增大环空排量会增加环空流体摩阻压降,摩阻压降又会直接影响地面设备选择、以及井下压裂作业成功与否。因此,针对连续油管水力喷射压裂环空流的流动特点,通过理论分析及现场数据回归的方法开展连续油管环空喷砂压裂环空流体压降分析,主要研究内容包括:连续油管偏心、流体流变参数对压裂液环空流压降规律研究。分析结果表明:连续油管偏心降低了环空流体摩阻压降,且影响明显;流变指数及压裂管柱尺寸增加,油套环空流体摩阻压降增加;压裂液环空流压降为清水压降的36%,根据校正Gallego F理论模型可以准确预测压裂液环空流压降梯度变化规律。研究成果可为连续油管环空压裂施工及设计提供理论指导。     

屈服幂律流体螺旋层流流动压降简化模型#

钻井过程中环空流动压降的准确预测能够为井底动压力的精确控制提供理论依据,避免出现因井底压力控制不当而导致的溢流、井漏乃至井喷等井下复杂情况。当前国内外学者针对不同钻井条件下的流动压降开展过大量的理论和实验研究,但现有研究成果很难实现螺旋层流流动压降的准确便捷预测。为了实现螺旋层流流动压降的准确便捷预测,在基于数值模型预测结果的基础上,建立屈服幂律流体螺旋层流流动压降预测简化模型,并利用仿真模拟和室内实验结果对简化模型的有效性进行了验证。结果表明:屈服幂律流体同心环空螺旋层流流动压降简化模型预测结果与实验结果和仿真模拟均吻合较好,简化模型预测误差仅为±5%。     

小井眼钻井环空压耗计算与分析

环空水力学是小井眼钻井的关键技术,通过对钻井水力参数的分析和研究,结合小井眼钻井的实际情况,采用合适的流变模式来描述小间隙环空中的流动规律。并应用非牛顿流体力学的基本原理建立偏心环空螺旋流模型,对小井眼情况下下的环空压耗进行了计算,进一步对小井眼环空中的压力损失进行了研究。所选择的模型层流时为偏心环空螺旋流模型,紊流时为考虑广义雷诺数、范宁摩阻系数、水力直径的模型。分别运用当量直径和水力直径,层流     

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     

钻井环空固液两相流压降模型理论分析

针对直井钻过程中环空内碉屑运移的特点，对环空中固液两相流动压降进行了理论分析。采用因次分析的方法综合考虑了影响压降的诸多因素，导出了固相摩阻系数与傅劳德数之间的关系，提出了总摩阻系数的理论设计者公式，修正了过去计算环空压降时忽略因相引起的压降，为准确进行水力优化设计提供了参考依据。     

适合钻并液及水泥浆的赫谢尔一巴尔克莱(Hersehel—Bulkley)流变模式及其应用

赫谢尔—巴尔克莱(Herschel—Bulkley)流变模式是一种带静切应力的三参数流变模式,它能表示出常用的牛顿、宾汉、指数流变模式的特性。这种模式用于泥浆及水泥浆,具有适应范围广、准确性高的特点。本文从该流变模式的基木形式出发,对模式中的流变参数以及与钻井液、水泥浆相关的剪切稀释、携带岩屑等性能进行了讨论,并提出了计算这些流变参数的合理方法。文中还对该模式所反映在各流道中的水力参数作了合理的和近似的简化,得出了较为精确的压降、剪切速率及雷诺数表达式。     

添加筛网对减阻流体湍流空间结构的影响

应用相位多普勒测速仪（PDA）和粒子图像测速仪（PIV）对添加筛网后的十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）减阻流体湍流流场进行试验研究,得到了减阻流体的速度脉动分布以及在筛网后不同位置的减阻流体湍流速度分布和平均速度分布．结果表明：添加筛网后,减阻流体的速度脉动明显增强,随着离网格距离的增大,速度脉动逐渐减弱最后趋于稳定;在靠近筛网处,平均速度分布趋向于和水的速度平均分布相一致,而在远离筛网处,其平均速度分布趋向于减阻流体不加筛网时的平均速度分布;随着筛网层数的增多,靠近网格处减阻流体湍流核心区明显增大,同时在近壁面处出现强烈的漩涡波动,瞬间速度空间分布趋近于水的速度空间分布,在远离筛网处,CTAC减阻流体过渡层明显增厚,在湍流核心区和过渡层之间出现小漩涡,表明被金属筛网破坏的胶束重新缔合成棒状胶束,恢复了减阻性能．     

Molecular dynamics simulation and continuum modelling of granular surface flow in rotating drums

Numerical simulations of granular flows in rotating drums operated at medium to high rates (Fr=0.1― 0.2) have been carried out by using a Molecular Dynamics (MD) algorithm that incorporates inelastic particle interactions, sliding friction and rolling friction. The results indicate that the behavior of granular flow in rotating drums can be classified into two distinct zones: a shear active layer at the bed surface and a quasi-static plug flow region adjacent to the wall. The residence time of a tracer particle in the active layer is approximately a third or a half of that in the plug flow region. The thickness of the active layer at mid-chord is about 0.57―0.61 times that of the plug flow region. It is found that all cases simulated in this work are in the rolling-cascading intermediate regime instead of the pure rolling re-gime. The simulated tangential velocity at the mid-chord is also compared with experimental results reported in the literature and good agreement has been obtained. Based on the MD simulations and experimental results, a continuum approach has also been developed. It is shown that the behavior of granular solids in the plug flow region experiences plastic deformation along the radial direction from the wall with the velocity profiles well described by an exponential function, whereas the active layer velocity follows a simple expression for the Couette shear flow. Discussion has also been made on the granular temperature and concentration profiles.     

线性参数扰动连续系统的D─稳定鲁棒性分析

研究了线性参数扰动连续系统的Ｄ─稳定鲁棒性。若标称系统的所有特征值均位于某给定的扇形域Ｄ中，得到了线性连续系统在结构扰动和非结构扰动下其所有特征值仍位于相同扇形域Ｄ中的鲁棒界。利用结构扰动结果分析了线性连续区间系统的特征值的分布情况。对于线性连续区间参数系统还给出了区间扰动向量的一组界以使得其所有特征值均位于给定的扇形域Ｄ中。     

两流T型连铸中间包结构优化

在实验室中以1∶2.5几何相似比建立了两流T型中间包钢液流动的物理模型,保持弗劳德数相等进行物理模拟实验.实验结果表明,原方案中间包结构的最小停留时间为35.00 s,峰值时间为103.75 s左右,平均停留时间约为273.42 s,活塞流体积分数约为17.88%,死区体积分数为29.53%.采用湍控器、一堰和两坝作为该中间包的控流装置,可以大幅度改善中间包的流体流动特性.结构改进后的中间包流体流动特性:最小停留时间达到151.75 s,峰值时间为281.25 s,平均停留时间为354.16 s,活塞流体积分数为55.80%,死区体积分数降低到8.73%.     

Numerical Investigation of Separated Plug Nozzle Flow

Modern analysis techniques that provide improved viability have enabled further investigation of plug nozzle rocket engines as advanced launch vehicle concepts. A plug nozzle for future single-stage-to-orbit vehicles in China has been designed, and the flow field in the plug nozzle has been studied numerically for different ambient pressures. Calculations were performed by solving the Navier-Stokes equations for an ideal gas. Turbulence is modelled using the k-ε turbulence model. The advantages of the plug nozzles are the external expansion, which automatically adapts to external pressure variations, and the short compact design for high expansion ratios. Expansion waves, compression shocks, and the separated base flow dominate the flow structures and affect the plug nozzle rocket engine performance.     

三维微肋管内凝结换热流型及环状流关联式

为了得到不同流型下的换热性能,以Ｒ１３４ａ为工质对两种不同微肋几何结构的三维水平内微肋管进行了实验研究,通过可视化措施对流型及其转移进行了观测,结果表明：在Ｓ９ｌｉｍａｎ流型图上,三维内微肋管环状流的分界线较之于光管向左平移了一段距离,即环状流与波状流的转换判据由Ｆｒ等于７减小到Ｆｒ等于２,在较低的蒸汽流速和较低的干度下的换热三维内微肋管佾能维持环状流的状态,环状流区的实验数据回归的换热关联式与实     

气流床气化炉气化过程的分区模拟

基于气流床气化炉的三区及短路混合模型,将气化炉炉内空间按流场-化学反应特征划分为燃烧区、射流区二次反应区、回流区二次反应区和管流区二次反应区。对一次均相反应采用Gibbs平衡模型,二次均相反应、非均相反应采用动力学模型进行了模拟计算,得到了气化炉中各分区的温度和气体组成,并将其结果与Gibbs平衡模型的计算结果进行了对比,吻合良好;在气化炉适宜的操作温度范围内,采用该模型预测了最优的氧煤比和蒸汽煤比的调节范围。     

线性规划在有功静态安全域中的应用

提出了一种以直流潮流模型为基础，将构成显式安全域超长方体每个分量的上、下限作为待求变量，并选取发电机有功调节量总和量大为目标函数，将有功静态安全态的模型化成一个线性规划模型直接求解的新方法，文中附有算例，计算结果验证了该方法的有效性。     

70吨钢包底吹氩水模拟分析

对某钢厂70 t LF底吹氩精炼钢包建立了相似比为1∶3的物理模型,在全面考虑LF钢包的结构特点和工艺合理性的基础上,确定了3个径向方向上可供选择的9个吹氩孔。实验研究了吹氩流量、吹氩孔的位置、个数和相对分布对钢包混匀的影响。结果表明,在较小流量范围内,混匀时间随流量增加降低明显,流量增大到400 L/min左右和更大时,混匀时间的变化趋于平缓;相同流量下,透气砖个数由一个增加到两个并没有起到改善钢包混匀的效果;在原有0.55R透气砖位置基础上向外移动到0.67R处,能获得相对最好的钢包混匀效果。