幂律流体同心环空内层流脉动流的数值分析

建立幂律流体环空内层流脉动流的数学模型,采用SIMPLE算法进行数值求解,得到幂律流体环空脉动层流的流动特性。结果表明:幂律流体环空脉动流的流动特性与稳态流动时差异较大;环空脉动流在距入口非常短的一段距离内就可达到充分发展,且不同时刻的入口段长度随时间而变化;低脉动频率下速度分布曲线类似于稳态时的抛物形分布,高频率下壁面附近的速度分布曲线发生扭曲,振荡速度的最大值出现在壁面附近;内、外壁面的摩擦系数和轴向压力梯度均近似满足正弦变化规律,脉动频率、振幅和流体流性指数的增加均会使壁面摩擦系数和轴向压力梯度及其变化幅度增大。     

纯粘性流体环空螺旋流层流流场的理论分析

本文用垂直同轴圆柱环形空间内的螺旋流流场作为钻井井内流体流场的理想化模型,得出了任意纯粘性流体螺旋流流场的速度及排量表达式。这些表达式以定积分的形式表示,表达式中含有一个函数——视粘度,它可以根据具体的流体的流变特性确定。     

环形后台阶通道内层流流场的数值模拟

用SIMPLER算法对流过环形后台阶通道内的层流分离和再附着进行了数值模拟。计算区域的离散化采用交错网络,用FORTRAN90编制了相应的USER子程序,求解了相应的Navier-Stokes方程组。根据计算结果绘出了不同雷诺数下的流线图,并将计算得到的再附着点位置的无量纲值与文献[1]进行了比较,发现计算结果与文献[1]基本吻合。     

宾汉流体环空螺旋流层流流场的研究

本文对宾汉流体螺旋流层流流场进行了理论分析。研究表明,宾汉流体环空螺旋流流场存在流核,流核宽度随流体的动塑比增大而增大,随内管转速的增加而减小。流核视粘度为无穷大,管壁处视粘度为最小。文中导出了速度分布、视粘度分布、分层雷诺数分布的表达式及压耗和排量的计算式,并用实验证实了这些公式是正确的,可以作为钻井水力参数设计的依据。     

幂律流体绕流楔形物体时的层流边界层

从流体力学和非牛顿流体力学的基本方程出发，在未作任何假设的情况下，通过引入合理的相似变量，得出了幂律流体绕流楔形物体时的层流边界层常微分方程及其数值解，该常微分方程及其解在塑性指数ｎ＝１时，与经典流体力学中的方程及解完全相同。     

幂律流体在同心环形空间中流动的稳定性

本文将Hanks稳定性理论推广应用于研究幂律流体在同心环形空间中流动的稳定性,得到了判别其流动状态的的当量临界雷诺数(Re′_c)。Re′_c=25856/C(n,r_(io))为了便于工程应用,文中还对幂律流体在同心环形空间中轴向层流的精确解及临界雷诺数进行了数值分析,得出了r_(do)及/Re′_c的近似相关式。r_(do)=α_o(n) α_1(n)r(?) α_2(n)r(?) α_3(n)r_(io) Re′c=A_0(n) A_1(n)r_(io)~(1/T) A_2(n)r_(io)~(2/T)     

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%。     

受限空间内水平风作用下热分层流流场结构的POD分析

对不同水平剪切强度下受限空间内热分层流的流场进行了PIV测量.应用特征正交分解(POD)方法分析了受限空间内热分层流的流场结构.结果表明,没有水平强迫气流时,低阶POD模态占总能量的比重较高,表明水平方向的宏观流动为主流运动;水平强迫剪切气流会造成能量向高阶POD模态耗散转移.而且,水平强迫剪切气流造成不同阶数的POD模态中竖向动能与水平方向动能的比值均比没有水平强迫气流时高,表明水平强迫剪切气流降低热分层流的稳定性并促进竖向质量交换.     

一类幂律流体绕流楔形物体时层流边界层方程的近似解析解

从流体力学的基本方程出发,研究了幂律流体绕流楔形物体时的流动问题,通过引入合理的相似变换,将偏微分方程转化为常微分方程,求得了问题的近似解析解,得到了无量纲相似流函数以及无量纲速度的分布。     

环形空间内自然对流的数值分析

介绍环形空间内自然对流的数值计算模型的建立和求解过程,利用fluent软件分别对其温度场和速度场进行了计算模拟,并算出了内壁面的对流换热系数。     

水在圆环形管道内层流对流换热的试验研究

本文研究水在圆环形管道中涉及流动和热入口段的非充分发展区的传热性能,并提出关于水在圆环形管道中换热性能的准则方程式。     

幂律流体在倾斜旋转内管的偏心环空中层流流动近似解法

英国的Luo和Peden提出了用无穷多个不同外径的同心环空代替偏心环空来求解偏心环空中流体流动问题.本文用Luo-Peden方法对幂律流体在倾斜的同心环空中层流螺旋流和倾斜旋转内管的偏心环空中的层流流动问题进行了近似求解,得出了视粘度和速度分布函数、流量计算公式以及压力梯度方程.     

脉动对管内幂律流体层流时传热的影响

本文用有限差分法研究了脉动对管内幂律流体层流运动时传热的影响。所得结果表明:脉动可使热流率增加,幂律指数n偏离1愈大,对传热的影响也愈显著;低频脉动对传热的影响比高频时大;n较小时,较高振幅能给出较大的改善,但大n时,振幅影响甚微。     

幂律流体平面渠道层流进口段效应的研究

推导了幂律流体在平面渠道进口段内流动的边界层动量和能量积分关系式，采用边界层的动量积分关系式的近似处理方法，对幂律流体平面渠道层流进口段长度及其进口段效应修正系数进行了理论分析与计算，得出了简便实用的计算公式，并对求出的压力降用实验进行了验证，理论分析值与实验值吻合。     

环形降落伞阻力系数及流场分析

通过计算流体动力学分析方法,分析了3种不同矢径比环形降落伞下降过程中的空气阻力及周边流场分布情况。计算结果表明,随着矢径比的增大,结构的整体阻力系数增加,当矢径比大于1时阻力系数增加效率降低;降落伞下降过程中,内表面形成稳定正压区,外表面大部分区域为负风压,顶部的外表面风压系数变化较大且可能为正压;随着矢径比的增大,流体在结构表面的流线更加平滑,降落伞下降的稳定性增加。     

旋转环形截面螺旋管道内二次流动的摄动分析

采用摄动方法研究了环形截面旋转螺旋管道内二次流动.结果表明由于内圆壁面的存在,旋转环形截面螺旋管道内的二次流动、轴向速度分布与圆截面情况相比存在明显的差别,截面可以出现1到8个二次涡,轴向速度最大值位置取决于F(F为科心力与离氏力之比),随着F的变化,二次流强度和流量比在F=-1左右取得最小值.     

园管中幂律流体层流进口段效应修正系数的研究

利用边界层能量积分关系式的近似处理方法,对幂律流体贺管层流进口段长度及其进口段效应压力损失与流量修正系数进行了分析与近似计算,并且讨论了幕律流体的流动指数n与进口处修正雷诺数Re对进口段长度和压力损失系数的影响,特别是当n＝1时,本文的解与文献[2]中的解完全一致,因而间接验证了本文结果的可靠性。     

垂直管道内层流泡状流运动的多流体模型

常用的描述泡状流运动的双流体模型采用一个平均尺寸对气相进行描述。不同尺寸气泡的运动和受力不同。当气泡尺寸分布范围较大时 ,不宜采用双流体模型描述泡状流。根据气泡的尺寸划分气相 ,采用时间平均法建立了描述垂直管道内层流泡状流运动的多流体模型。通过对气泡在流场中的运动和受力分析 ,给出了用以封闭模型的粘性应力、脉动应力、相间动量交换项的表达式。利用模型对具体实验进行了预测 ,模型预测值与实验值的比较结果表明采用多流体模型能够预测气泡尺寸范围较大的泡状流