水平管段塞流气量瞬变特性试验研究

为了寻求混输管线气量瞬变过程压力、压差的变化规律，在长378m、内径80mm的水平不锈钢试验环道上利用空气和水进行了段塞流气量瞬变试验。采用压力变送器测量压力信号，将相邻两压力信号相减(上游减下游)得到压差信号，分析了气量瞬变过程中压力、压差的变化规律，从概率密度分布和功率谱密度两方面对压力、压差信号进行了统计分析。结果表明，气量增加或减小过程中会出现压力过增或过降现象；气量增加与减小过程中的压力信号的概率密度分布不同，压差信号的概率密度分布也不同。提出了更加完善的压力过增或过降值的定量描述方程。     

空气水两相段塞流的跟踪模拟及试验研究

分析了前人提出的段塞跟踪模拟方法的优缺点 ,根据液塞头部的加速压降和入口液塞长度分布特征对段塞跟踪模型进行了改进。采用面向对象技术 ,实现了水平和倾斜管道段塞流的跟踪模拟 ,并与多相流试验环道的空气水试验数据进行了对比。模拟结果表明 ,当不考虑加速压降时 ,用跟踪模型预测的压降低于实测值 ;当考虑加速压降时 ,用跟踪模型预测的压降高于实测值。在管道上固定位置测出的压力信号符合正态分布 ,管道上某一固定点处液塞头部和尾部的速度分布也符合正态分布。当不考虑气泡尾波作用时 ,液塞长度沿管线增长较慢 ,分布形状无变化 ;但是考虑气泡尾波作用时 ,在入口附近液塞长度平均值增长较快 ,统计分布沿管轴向呈对数正态分布。     

水平管段塞流气量瞬变特性试验研究

为了寻求混输管线气量瞬变过程压力、压差的变化规律,在长378m、内径80mm的水平不锈钢试验环道上利用空气和水进行了段塞流气量瞬变试验。采用压力变送器测量压力信号,将相邻两压力信号相减(上游减下游)得到压差信号,分析了气量瞬变过程中压力、压差的变化规律,从概率密度分布和功率谱密度两方面对压力、压差信号进行了统计分析。结果表明,气量增加或减小过程中会出现压力过增或过降现象;气量增加与减小过程中的压力信号的概率密度分布不同,压差信号的概率密度分布也不同。提出了更加完善的压力过增或过降值的定量描述方程。     

柱状旋流分离器旋转涡核边界分布特性

采用微分雷诺应力模型对柱状旋流分离器气体单相流场中的旋转涡核边界分布特性进行数值模拟,阐述涡核的衰减形态,考察升气管直径、入口面积以及筒体长度变化对旋转涡核边界分布的影响。结果表明:零轴速包络边界与旋转涡核边界分属不同面,二者分布于升气管投影面的两侧;旋转涡核在分离器中的自然终止形态是涡核尾端弯曲终止于壁面,并沿壁面做圆周运动;涡核边界宽度随升气管直径的减小、入口面积的增大而减小;当筒体较短时,在较大跨度的升气管直径分布内,涡核边界沿轴向近似成柱状分布。筒体长度增加会使切向速度沿轴向产生衰减,涡核边界在升气管入口区域向外扩张,沿轴向向下逐渐收缩。     

水平管段塞流特征参数测量方法的试验研究

在内径 5 4mm、长 2 4m的水平有机玻璃管中利用空气水为试验介质对段塞流特征参数的测量方法进行了研究。利用上、下游两个压力信号相减得到差压信号 ,用电导探针测量了波高信号。分析了压力信号、差压信号和波高信号之间的对应关系 ,给出了利用差压信号相关测量液塞速度的方法 ,提出了“差压渡越时间”的新概念 ,并根据差压渡越时间这一概念提出了测量液塞长度的新方法。同时探讨了利用压力和波高信号测量段塞流特征参数的可能性和优缺点。试验结果表明 ,利用差压信号相关易于测量液塞速度、液塞频率和段塞单元长度 ,但用差压信号不能测量段塞流持液率的变化。液塞速度随气液混合物速度增大而增大 ,滑脱系数C0 不是一个常数。用波高信号相关可以测得液相平均速度。用波高和压力信号不易于测量液塞频率和段塞单元长度。     

海洋油气集输系统中强烈段塞流压力波动特性

在海洋油气集输过程中,管路中易形成强烈段塞流,从而导致管线的机械损坏、加剧管壁腐蚀等危害。为了消除这种危害,对海洋油气集输系统中带有水平管的下倾管-立管系统强烈段塞流压力波动特性进行研究。结果表明,安装有水平管段的这种管路系统与没有安装水平管段的系统相比,其压力波动有两个明显的区别:一是立管中部测压点压力波动曲线在喷发时刻产生急剧上升的压力尖端,折算液速对压力尖端的出现有很大的影响,而折算气速变化对压力突增尖端的影响不大;二是在低的折算液速条件下,下倾管底部测压点最高压力大于其他所有测压点的压力,随折算液速的增大,该点的压力变小,达到正常值。     

空气—水两相段塞流的跟踪模拟及试验研究

分折了前人提出的段塞跟踪模拟方法的优缺点，根据液塞头部的加速压降和入口液塞长度分布特征对段塞跟踪模型进行了改进。采用面向对象技术，实现了水平和倾斜管道段塞流的跟踪模拟，并与多相流试验环道的空气—水试验数据进行了对比。模拟结果表明，当不考虑加速压降时，用跟踪模型预测的压降低于实测值；当考虑加速压降时，用跟踪模型预测的压降高于实测值。在管道上固定位置测出的压力信号符合正态分布，管道上某一固定点处液塞头部和尾部的速度分布也符合正态分布。当不考虑气泡尾波作用时，液塞长度沿管线增长较慢，分布形状元变化；但是考虑气泡尾波作用时，在入口附近液塞长度平均值增长较快，统计分布沿管轴向呈对数正态分布。     

分离器整流聚结构件分离性能

为了提高重力式分离器的性能,选取不同结构的整流和聚结构件,采用Fluent数值模拟软件对分离器内部流场进行三维数值模拟,通过对比速度场和浓度场分布,确定整流和聚结构件的性能.在长为1.8 m,内径为384 mm的重力式分离器内安装4种不同结构的聚结板,改变进口含油率和流量,测量颗粒的单位体积质量含油率,确定聚结板的分离性能.结果表明:在流量较大的时候,聚结板分离效果下降,表现出对粒径选择性的单一分离作用;聚结板的结构和材质对液滴的聚结沉降影响很大,应根据工况和处理条件进行合理选择.     

绝缘紧凑型电破乳器中液滴聚结特性研究

为了提高油包水乳状液在电脱水过程中的破乳效率，从静电聚结机理出发，推导出电极间距与电场强度的关系式；通过分析液滴在极板间距狭小的矩形聚结管道中的受力状况，同时考虑绝缘层以及层流流态对电场中液滴聚结作用的影响，设计出一种绝缘紧凑型电破乳器。改变所加电压和流量以调节破乳器中的电场强度和乳状液停留时间，利用激光粒度仪测量乳化物中水滴的体积平均直径。结果表明，缩小电极间距能产生高强电场；包覆绝缘层的电极板在小间距下能有效破乳并防止击穿，且电场强度越大停留时间越长，聚结效果越显著。该装置可提高油包水乳状液的聚结效率并节省大量空间。     

基于分形理论的液塞长度分析

利用以自相似性为基础的分形理论对管内径为 5 0mm的水平管道的段塞流液塞长度分布进行了统计分析。结果表明 ,水平管中的液塞长度分布遵循分形统计规律 ,充分发展段的平均液塞长度为管径的 11～ 17倍 ,最大液塞长度为管径的 2 5～ 39倍 ,平均液塞长度和最大液塞长度均与气液相混合速度之间具有线性关系。试验研究还表明 ,重标度极差分析法是计算反映液塞长度波动过程具有长程相关性的Hurst指数的有效方法。Hurst指数与气液相混合速度之间具有缓降的线性关系 ,可以用Hurst指数反映出的FBM随机过程的持久性和反持久性预测液塞长度的发展趋势