裂缝参数对压裂水平井入流动态的影响

基于拟稳态等效井径模型、裂缝内变质量线性流模型、水平井筒变质量流模型和完井表皮系数模型,根据势叠加与连续性原理,建立压裂水平井裂缝变质量流与油藏渗流的耦合模型,分析裂缝半长、裂缝宽度、裂缝渗透率对水平井筒和裂缝的入流速度及压力降分布、压裂水平井产能的影响.结果表明:随裂缝半长、裂缝宽度、裂缝渗透率增大,水平井段入流速度、产量减小,压裂水平井和裂缝产量增大;裂缝宽度越宽、裂缝渗透率越大,裂缝入流速度越大,裂缝内压降损失越小;越靠近外侧的裂缝入流速度越快,裂缝内压力损失越大.     

基于RANS求解的火焰面/反应进度变量湍流燃烧模型研究

通过求解稳态一维拉伸层流扩散火焰面方程,得到混合物分数及反应进度Z-C双标量建表的层流火焰面数据库,并结合混合物分数满足β分布及一阶近似的反应进度变量条件概率密度分布,建立了湍流火焰面平均值数据库.通过将双参数火焰面模型的查表和求解过程与OpenFOAM计算平台相结合,发展了基于RANS方法的双参数湍流燃烧火焰面模型及数值计算求解器ZCFoam.对轴对称湍流射流Sandia D火焰的模拟表明,计算给出的温度分布、主要组分的分布等与实验值吻合较好.     

90°弯管下游管路流场的非定常特性

借助分离涡模拟(DES)方法,对圆形截面90°弯管内部及下游管路内湍流流场的流动特性进行了研究.分析了不同入流速度、入流直径和弯管中心线半径对下游流动及壁面压力波动的影响.计算结果表明:弯管小半径附近区域发生边界层分离,在下游出现拟序结构及壁面压力波动;提升入流速度能使频谱特性向高频次发展;改变管路直径并不改变内部流场的主要特征;降低弯管曲率可有效降低下游管路壁面上的压力波动.     

穿透风对外部燃烧火焰影响的数值模拟

为研究室内火灾的外部燃烧现象,该文应用FDS(fire dynamic simulator)程序,采用大涡模拟(LES)湍流模型,对穿透风对外部燃烧火焰的影响进行了数值模拟研究。计算结果解释了Law的经验公式与Klopovic的实验观测之间的矛盾,并且给出Law经验公式的适用范围。计算结果显示,存在两个穿透风的临界速度当穿透风风速大于第一临界速度时,Law的关于外部燃烧火焰高度的公式定性正确;当穿透风风速大于第二临界速度时,Law的关于外部燃烧火焰长度的公式定性正确;数值计算得到的火焰宽度随风速的变化趋势与Law经验公式的预测结果相反,但与Klopovic的实验观测一致。     

方爆轰管内压力波和火焰加速过程的试验

为探究缓燃向爆轰转捩过程中压力波与火焰加速的过程,在60 mm×60 mm×2 000 mm方爆轰管内,用乙炔(C2H2)和空气混合物进行了单次爆轰性能研究.试验在光滑爆轰管和加扰流器的爆轰管内分别进行,在爆轰管上按200 mm的间距同截面布置压力传感器与离子探针,用来监控压力波和火焰各自的信号.根据压力波和火焰位置、速度随时间的变化规律来分析压力波和火焰加速过程.结果表明:在光滑和加入扰流器的爆轰管内火焰的加速传播起主导作用;光滑管内峰值压力波速度大于初始压力波和火焰速度,而加入扰流片后,过爆前初始压力波、峰值压力波和火焰的速度基本上同步发展,过爆后初始压力波速度短暂跃升后最终三者耦合在一起形成爆轰波.     

火焰拉伸率对层流燃烧速度的影响

将层流火焰消耗速度的概念与反应进程变量(progress variable)的定义相结合,给出了积分层流燃烧速度的广义定义.在准一维稳态系统中,分析了积分层流燃烧速度与未燃气体位移速度和已燃气体位移速度之间的关系.对甲烷空气和丙烷空气拉伸层流预混火焰在常温常压下进行了数值计算,研究不同当量比时,火焰拉伸率对层流燃烧速度的影响.通过火焰前锋放热率的积分层流燃烧速度和燃料消耗率的积分层流燃烧速度进行比较,结果表明,低拉伸火焰的马克斯坦数(Markstein number)与渐进分析一致,也与球形火焰获得的实验数据吻合.     

多孔式喷嘴加湿旋流扩散燃烧流场的实验研究

利用激光粒子图像速度场测量技术对环型多孔式喷嘴的加湿与不加湿旋流扩散燃烧流场进行了实验研究,分析了湿度对旋流扩散燃烧流场的影响.结果表明,随着燃烧流场湿度增大,火焰明显变暗,火焰宽度和高度增大,回流区漩涡与燃烧器出口和喷嘴轴线间的距离减小,轴线上最大回流速度降低,轴线最大回流速度点与喷嘴的距离增加,逆流区宽度和喷嘴旋转射流扩展角减小,流场轴向出口的不均匀系数增大.     

多燃料喷口夹角与火焰长度的关系

鉴于在多燃料喷口的甲烷-空气扩散燃烧中,喷口布局方式对火焰长度的影响较大,验证扩散燃烧火焰长度数值计算的可靠性;根据对称原理,经过反复试算,确定合理的计算区域,调整各喷口之间的夹角以及甲烷和同流空气的速度,得到不同工况下的火焰长度.研究结果表明:甲烷与同流空气流动速度相等,火焰长度随着同流空气流速增大而增大;当同流空气速度一定时,火焰长度随着甲烷流速变大先增大后减小;当喷口夹角为0o(或90o)时,火焰长度最短,当喷口夹角为30o时,火焰最长.     

水蒸气对合成气层流火焰传播特性的影响

选用Davis-机理模拟研究初始温度400 K时,含有水蒸气的合成气/空气预混层流火焰传播特性.结合敏感性分析,从热力学效应、直接化学反应效应及化学三体反应效应方面详细分析水蒸气稀释作用.研究结果表明:当燃料中氢气的体积分数大于25%时,层流火焰传播速度、绝热火焰温度及重要自由基摩尔分数均随稀释剂比例的增加显著降低;在水蒸气整体稀释作用中,热力学效应起支配作用;随氢气体积分数的增加,当混合物当量比较小时,直接化学反应效应影响从促进作用发展为抑制作用;当稀释剂较少时,化学三体反应效应影响存在显著的抑制—促进—抑制作用的变化过程.     

可燃气体爆炸数值模拟模型简化分析

可燃气体爆炸过程可以采用欧拉方程或N-S方程数值模拟.本文由N-S方程推导了火焰加速及爆燃和爆轰速度计算的简明公式.公式计算结果与实验结果符合较好,能够根据可燃气体爆炸特性快速计算火焰速度及爆燃转爆轰发生的判据.