幂律流体在偏心环空中流动的数值模拟 被引量：18

1

作者 贺成才 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期85-89,共5页

提出了一种在数学上适定的、用于描述偏心环空流场的微分方程 ,并对工程上常见的两类计算问题给出了求解方法 :一是已知压力梯度求流速分布 ;另一是已知流量求压力梯度。实例计算表明 ,本算法具有精度高、运算速度快等优点 ,尤其是对第... 提出了一种在数学上适定的、用于描述偏心环空流场的微分方程 ,并对工程上常见的两类计算问题给出了求解方法 :一是已知压力梯度求流速分布 ;另一是已知流量求压力梯度。实例计算表明 ,本算法具有精度高、运算速度快等优点 ,尤其是对第二类工程问题的计算比现有算法优越。同时 ,对照文中的数学模型可以发现现有文献中流传甚广。 展开更多

关键词 石油钻井 幂律流体 偏心环空 数值模拟 非牛顿流体 压降 算法

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圆柱体绕流环隙流场轴向流速及水力损失试验研究 被引量：8

2

作者 张琪琦 孙西欢 李永业 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2015年第4期51-54,58,共5页

为进一步完善圆柱体绕流环隙流场理论,采用理论分析和模型试验相结合的方法,对不同流量及环隙比条件下圆柱体绕流环隙流场进行了研究,得出其轴向速度及水力损失随测点距离管道中心距离的变化关系曲线,并给出环隙水流轴向速度及水力损失... 为进一步完善圆柱体绕流环隙流场理论,采用理论分析和模型试验相结合的方法,对不同流量及环隙比条件下圆柱体绕流环隙流场进行了研究,得出其轴向速度及水力损失随测点距离管道中心距离的变化关系曲线,并给出环隙水流轴向速度及水力损失分布曲线以及随流量及环隙比变化的相关拟合公式。试验结果与拟合公式基本一致,相关系数大部分在0.95以上,说明拟合公式是可行的。试验结果为圆柱体绕流环隙流场理论研究及实际应用提供了支撑。 展开更多

关键词 圆柱体 环隙流场 轴向流速 水力损失 流量 环隙比

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筒装料管道水力输送环隙流场特性试验研究 被引量：8

3

作者 张雪兰 孙西欢 李永业 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2014年第1期75-78,共4页

为进一步完善从流场角度对筒装料管道水力输送管道车运移过程的研究，采用试验的方法对车长100mm、直径60mm、荷载750g的管道车在30～70m。／h不同流量控制条件下运行时管道车车身环隙流流场水力特性进行分析。得到了车体周围环隙流为... 为进一步完善从流场角度对筒装料管道水力输送管道车运移过程的研究，采用试验的方法对车长100mm、直径60mm、荷载750g的管道车在30～70m。／h不同流量控制条件下运行时管道车车身环隙流流场水力特性进行分析。得到了车体周围环隙流为紊流状态；断面内压力、轴向速度以及周向速度均随流量的增大呈现总体增大的趋势；同一流量条件下，轴向速度在车中断面内分布为运动管道车壁附近较大、静止管道壁面附近较小，且沿车体在车中断面内分布较车前、车后断面更为均匀；各流量条件下，断面内周向速度分布均呈现较明显的不均匀性，轴向速度分布均匀性随流量增大而提高。 展开更多

关键词 水力输送 环隙流场 流量 断面压力 速度分布

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偏心环空旋转套管流场及对注水泥顶替效率的影响 被引量：4

4

作者 郑永刚 《西部探矿工程》 CAS 1994年第2期33-37,共5页

利用流体力学理论推导了幂律流体在楔形区域中的流动方程，利用这一方程，分析研究了旋转套管时，水泥浆及泥浆在偏心环空中形成的流场。

关键词 偏心环空 旋转套管 流场 注水泥

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大直径水平定向钻低流速层流下岩屑运移规律 被引量：8

5

作者 杨善 曾聪 +2 位作者 闫雪峰 许州 马保松 《油气储运》 CAS 北大核心 2018年第9期1041-1047,1076,共8页

大直径水平定向钻钻孔直径可达到钻杆直径的10倍以上,钻孔环形空间泥浆不仅处于不利于岩屑运移的层流状态,而且流速极低,岩屑极易在孔底形成稳定的岩屑床,造成孔内事故。针对该问题,首先推导出柱坐标系下环空泥浆的运动微分方程组,然后... 大直径水平定向钻钻孔直径可达到钻杆直径的10倍以上,钻孔环形空间泥浆不仅处于不利于岩屑运移的层流状态,而且流速极低,岩屑极易在孔底形成稳定的岩屑床,造成孔内事故。针对该问题,首先推导出柱坐标系下环空泥浆的运动微分方程组,然后使用环空岩屑运移综合模拟实验装置进行多次模拟实验,最后通过数值模拟揭示环空泥浆流场分布及岩屑运移规律。结果表明:增加泥浆PAM含量对提高大粒径岩屑运移效率效果不明显;提高环空泥浆流速,在一定程度上能够提高单颗岩屑运移效率,但同时会增加岩屑床末端回流区尺寸,使岩屑床内部压差增大。研究成果对水平定向钻施工具有指导意义。(图5,表2,参20) 展开更多

关键词 水平定向钻 环空流场 岩屑运移 综合模拟装置

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套管低偏心度下的水泥浆顶替界面特性研究 被引量：7

6

作者 张晋凯 周仕明 +3 位作者 陶谦 方春飞 张林海 高元 《石油机械》 2016年第7期1-6,共6页

水平段固井顶替水泥浆时,国内外学者对水平井顶替的机理与顶替界面的变化规律还没形成系统的理论认识。鉴于此,针对水平井偏心环空固井的动态顶替问题,建立了考虑流态耦合与质量扩散的水平井偏心环空两相流体数值试验模型,对低偏心度下... 水平段固井顶替水泥浆时,国内外学者对水平井顶替的机理与顶替界面的变化规律还没形成系统的理论认识。鉴于此,针对水平井偏心环空固井的动态顶替问题,建立了考虑流态耦合与质量扩散的水平井偏心环空两相流体数值试验模型,对低偏心度下正密度差的顶替界面形态变化进行了长距离的数值模拟,在此基础上进行深入分析,揭示了随着偏心度增大,界面长度先减小后增大,顶替效率先增大后减小,存在一个临界最优偏心度,在该偏心度下界面长度增长最慢。最后结合现场施工指出,在水泥浆顶替设计时应以达到临界最优偏心度为目标,同时兼顾下套管难度,合理选择套管扶正器的位置、类型与尺寸,最大限度地接近临界最优偏心度,其次要尽量增大浆体的正密度差,这样仍能较好缓解界面的指进趋势,减小界面长度和混浆体积,提高顶替效率。研究结果对提高水平井的固井质量具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 水平井 固井 顶替 偏心环空 顶替界面 流场

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用PIV技术测量幂律流体同心环空螺旋流的流场 被引量：3

7

作者 韩洪升 张艳娟 +2 位作者 张明慧 孙晓宝 邢均 《海洋石油》 CAS 2007年第4期64-67,共4页

为研究幂律流体同心环空螺旋流的流动特性,建立了流体的同心环空螺旋流动实验模型。利用PIV(粒子图像测速仪)系统拍摄各种情况下环空螺旋流场中粒子的图像,对数据进行分析处理。结果表明:幂律流体在同心环空管道内做螺旋流动时,流量、... 为研究幂律流体同心环空螺旋流的流动特性,建立了流体的同心环空螺旋流动实验模型。利用PIV(粒子图像测速仪)系统拍摄各种情况下环空螺旋流场中粒子的图像,对数据进行分析处理。结果表明:幂律流体在同心环空管道内做螺旋流动时,流量、流体黏滞性的增大或内管旋转角速度的减小都可以使压力梯度增大;其它条件相同时,压力梯度或流量的增大可以使轴向速度增大,促进紊流发生;压力梯度一定时,黏滞性的减小或内管旋转角速度的增大可以使轴向速度增大,促进紊流发生。将所有工况下实测速度与理论计算速度进行对比,最大相对误差为4.8%,理论与PIV测试实验结果吻合得较好。 展开更多

关键词 幂律流体 同心环空 螺旋流 PIV 流场

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偏心效应对赫巴流体环空流动特性的影响 被引量：5

8

作者 张晋凯 周仕明 方春飞 《石油机械》 2015年第9期19-23,共5页

根据流体力学理论,以连续性方程和N-S方程为控制方程,利用计算流体力学理论对不同偏心度的赫巴流体环空流动进行系统的数值模拟,得到了偏心度的变化对于流场特性及摩阻压耗特性的影响规律,发现随偏心度不断增大,环空宽间隙处的流速剖面... 根据流体力学理论,以连续性方程和N-S方程为控制方程,利用计算流体力学理论对不同偏心度的赫巴流体环空流动进行系统的数值模拟,得到了偏心度的变化对于流场特性及摩阻压耗特性的影响规律,发现随偏心度不断增大,环空宽间隙处的流速剖面先不断增大,在达到临界最大流速剖面后又逐渐减小,其中先不断增大的规律依据已有研究且得到证实;运用涡黏理论对井壁、钻柱外壁及流体内部的应力-应变关系进行分析,揭示了达到临界流速剖面前、后流场内部不同的力学状态,以及随偏心度增大摩阻减小趋势不同的原因。最后回归出赫巴流体环空流动压耗随偏心度、流速及流体密度变化的理论预测模型。 展开更多

关键词 偏心度 环空 赫巴流体 摩阻 流场特性

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抽油机井杆管环空瞬态流场煤粉颗粒排出研究 被引量：4

9

作者 刘冰 杜继芸 +4 位作者 綦耀光 张芬娜 莫日和 朱洪迎 黄芳宇 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期117-123,共7页

对具有周期性运动边界的抽油机井杆管环空的瞬态固液两相流问题,提出采用动网格技术处理边界和流场内部网格节点运动的方法,保证较高的网格质量作为数值求解流场的前提;建立基于动网格技术的煤粉颗粒和水的固液两相流数学模型,采用基于... 对具有周期性运动边界的抽油机井杆管环空的瞬态固液两相流问题,提出采用动网格技术处理边界和流场内部网格节点运动的方法,保证较高的网格质量作为数值求解流场的前提;建立基于动网格技术的煤粉颗粒和水的固液两相流数学模型,采用基于非结构网格的SIMPLEC算法求解非稳态流场,得到煤粉颗粒瞬态的速度和浓度分布,进而求得杆管环空煤粉的质量流量及不同工况下煤粉颗粒的排出量,并通过排煤粉试验验证了数值计算的准确性。结果表明:抽油杆的往复运动对杆管环空流场产生的扰动作用,使得相同排量不同冲程冲次的抽油机井杆管环空的煤粉排出量不同;排量越小,煤粉粒径越大,煤粉排出量的差异就越大,最大相差达29%。 展开更多

关键词 杆管环空 运动边界 瞬态流场 动网格 煤粉颗粒 排出

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列车与隧道环隙空间流场特性的研究 被引量：4

10

作者 李炎 高孟理 +1 位作者 周鸣镝 李建霞 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期117-121,共5页

列车通过隧道时,列车表面与隧道表面之间的环隙流场特性,是隧道空气动力学的一个重要内容,也是研究和解决隧道活塞风的主要依据之一。本文从管道湍流理论出发,认为环隙流动由两种流动组合而成:一是由环隙压力梯度产生的Poiseuille型粗... 列车通过隧道时,列车表面与隧道表面之间的环隙流场特性,是隧道空气动力学的一个重要内容,也是研究和解决隧道活塞风的主要依据之一。本文从管道湍流理论出发,认为环隙流动由两种流动组合而成:一是由环隙压力梯度产生的Poiseuille型粗糙区湍流;一是由列车表面曳力产生的Couette型湍流。根据粗糙区管道湍流理论,利用镜像原理和相对运动原理,通过流动变换,建立Couette型湍流的基本关系;应用时均湍流性质和坐标变换方法,得出环隙组合流动规律;提出环隙流动的速度分布关系式和特征速度位置的关系式;确定与壁面剪切力密切相关的壁摩擦速度。本文的研究内容可为解决隧道活塞风问题提供参考。 展开更多

关键词 铁路隧道 活塞风 环隙 流场 组合

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带接箍水平油套环空流场特性模拟与试验

11

作者 周一粟 黄中伟 +2 位作者 张壮壮 姜天文 张明贺 《石油机械》 北大核心 2023年第1期1-8,共8页

环空压耗的准确预测在深井、超深井钻完井中具有重要意义。环空流场特性研究是环空流动压耗预测的理论基础。为了揭示带接箍水平油套环空的流场特性及其影响规律,建立了不同结构的带接箍水平油套环空流动模型,采用Realizable k-ε湍流... 环空压耗的准确预测在深井、超深井钻完井中具有重要意义。环空流场特性研究是环空流动压耗预测的理论基础。为了揭示带接箍水平油套环空的流场特性及其影响规律,建立了不同结构的带接箍水平油套环空流动模型,采用Realizable k-ε湍流模型进行了流场的数值模拟,并开展了基于粒子图像测速技术(PIV)的流场可视化试验。对比分析了缩扩比和排量对环空流场流线分布、速度分布、压耗以及涡量分布的影响,得到了带接箍水平油套环空的流场特性及其影响规律,初步探索了压耗产生与涡旋之间的关系。搭建了可视化的带接箍水平油套环空流场测试试验装置,验证了数值模拟的准确性。研究结果表明:带接箍水平油套环空流场在突缩入口处、后向台阶处出现回流区;缩扩比、排量主要影响了后向台阶处的流场特性,对前向台阶处的流场特性影响较小;随着缩扩比的增大,环空流场的回流区范围减小,压耗减小,涡量值减小;随着排量的增加,环空流场的回流区范围增大,压耗增大,涡量值增大。研究结果可为变截面环空流场研究提供参考,为环空压耗预测提供理论基础。 展开更多

关键词 水平油套 接箍 油套环空 压耗 流场特性 数值模拟

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不同偏心度的环空涡动流场特性 被引量：4

12

作者 张晋凯 李根生 +3 位作者 黄中伟 田守嶒 宋先知 王海柱 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期133-137,共5页

为了深入研究环空涡动时的流场特性,根据流体力学理论,以连续性方程和N-S方程为控制方程,利用计算流体力学技术对钻柱涡动时环空赫巴流体的流动进行了系统的数值模拟,研究了不同公转方向下钻柱偏心度的变化对环空切向速度剖面与合速度... 为了深入研究环空涡动时的流场特性,根据流体力学理论,以连续性方程和N-S方程为控制方程,利用计算流体力学技术对钻柱涡动时环空赫巴流体的流动进行了系统的数值模拟,研究了不同公转方向下钻柱偏心度的变化对环空切向速度剖面与合速度剖面的影响。通过对模拟数据的对比分析,发现不同公转方向下环空流场分布截然不同,正向公转时切向速度在环空宽间隙处随着公转速度、自转速度和偏心度增大正向增大;反向公转时会出现二次流,切向速度在环空宽间隙处随偏心度的减小整体反向减小,同时二次流趋势越明显,摩阻压耗越大。合理应用这些规律有助于完善现有钻井水力学理论,更好地揭示井下环空流场特性,并为钻井水力参数优化设计提供有效的理论指导。 展开更多

关键词 涡动 环空 赫巴流体 摩阻压耗 数值模拟 流场

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地面驱动螺杆泵井筒中流体流动规律研究 被引量：3

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作者 王小兵 刘扬 +1 位作者 崔海清 韩洪升 《石油机械》 北大核心 2010年第1期8-10,93,共3页

利用PIV测试地面驱动螺杆泵井筒偏心环空中流体的流场,研究了流体轴向速度的分布规律以及流量、抽油杆转速与流体压力梯度的关系。结果表明,地面驱动螺杆泵井筒中,宽间隙处流场容易产生紊流;流体轴向速度呈M形分布,不是典型的凸抛物线形... 利用PIV测试地面驱动螺杆泵井筒偏心环空中流体的流场,研究了流体轴向速度的分布规律以及流量、抽油杆转速与流体压力梯度的关系。结果表明,地面驱动螺杆泵井筒中,宽间隙处流场容易产生紊流;流体轴向速度呈M形分布,不是典型的凸抛物线形,而是有少许波动;压力梯度随抽油杆转速的增加而降低;在给定的试验条件下,抽油杆最佳转速为18r/min,质量浓度600mg/L聚合物溶液在偏心度为40%的偏心环空中的压力梯度最小,最节能。 展开更多

关键词 螺杆泵 偏心环空 PIV 流场 轴向速度 压力梯度

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气体钻井全井段环空流场改善方法 被引量：3

14

作者 刘伟 李黔 +6 位作者 程桥 伍贤柱 王明华 张萍 唐洪发 郑新华 段长春 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期52-54,共3页

气体钻井以可压缩气基流体作为循环介质，环空流速沿井深分布不均，容易导致下部井段井眼净化不良、上部井段冲蚀严重等问题。因此，有必要对气体钻井全井段环空流场进行优化改善。借助现代计算流体力学，考虑钻具偏心、旋转、截面突变... 气体钻井以可压缩气基流体作为循环介质，环空流速沿井深分布不均，容易导致下部井段井眼净化不良、上部井段冲蚀严重等问题。因此，有必要对气体钻井全井段环空流场进行优化改善。借助现代计算流体力学，考虑钻具偏心、旋转、截面突变等复杂情况，建立了气体钻井的环空流体动力学数值分析模型，计算得到了任意井深处环空多相流动规律，并对其影响因素进行了分析，总结出了一套全井段环空流场改善方法，并采用有限体积法对该方法的可行性进行了数值评价。结果表明：井口加载回压配合井下气体分流技术能有效地限制上部井段环空流速，减少冲蚀，降低井底压力和地面注气压力，提高下部井段井眼净化能力和水力能量利用效率，实现改善全井段环空流场的目的。 展开更多

关键词 气体钻井 环空流场 数值分析 流体力学 回压 井下气体分流

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偏心油套环空内失速液流水击的特性

15

作者 奚斌 陆伟刚 周济人 《扬州大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第4期29-32,38,共5页

利用模拟实验装置,结合粒子图像测速法(particle image velocity measurement,PIV)和瞬态压力测量系统,对石油工程中偏心油套环空内失速液流水击的流场流线、速度、涡量特性以及压力场特性进行了分析.结果表明:当偏心油套环空内失速液... 利用模拟实验装置,结合粒子图像测速法(particle image velocity measurement,PIV)和瞬态压力测量系统,对石油工程中偏心油套环空内失速液流水击的流场流线、速度、涡量特性以及压力场特性进行了分析.结果表明:当偏心油套环空内失速液流产生水击,油套环空内流速衰减至最小时油管内流速最大,偏心距的增加会使环空小流道内流速衰减速度加大,而油管内液流的加速过快可使偏心油套环空和油管内产生两个水击的共振,危害油套环空.水击发生初始时环空小流道处内外壁水击压力明显不等;偏心距小,环空内壁和油管内壁的压力差大;偏心距大,油管内壁压力值变化剧烈,这两种情况都可能造成油管损坏,实际工程中需要注意. 展开更多

关键词 偏心环空 水击 流场 压力场 涡量

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结构参数对RESS法用环隙喷嘴外流场的影响

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作者 郭盼盼 曲延鹏 +1 位作者 刘燕 金成山 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期2682-2686,共5页

喷嘴是超临界流体快速膨胀法(RESS)制备超微粉体用关键设备.采用Fluent模拟研究了配合体出口角和3种芯体端部结构对环隙喷嘴外流场的影响.通过比较贴壁流和旋涡区的范围,在模拟范围内配合体出口角度不小于50°,端部半锥角为25°... 喷嘴是超临界流体快速膨胀法(RESS)制备超微粉体用关键设备.采用Fluent模拟研究了配合体出口角和3种芯体端部结构对环隙喷嘴外流场的影响.通过比较贴壁流和旋涡区的范围,在模拟范围内配合体出口角度不小于50°,端部半锥角为25°的两段锥芯体可以获得较为理想的喷嘴外流场.本研究可以为环隙喷嘴的设计使用提供指导. 展开更多

关键词 环隙喷嘴 流场模拟 超微粉体

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进气畸变对压气机性能影响的三维彻体力模型 被引量：6

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作者 尹超 胡骏 +2 位作者 郭晋 严伟 张晨凯 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2241-2250,共10页

基于三维彻体力模型理论初步发展了一个能有效预测进气畸变下压气机性能的压气机三维稳定性分析模型(CSAC).该模型通过求解带有源项的可压三维Euler方程组,对压气机内部全环三维流场进行模拟.叶片对气流的作用力和做功源项根据压气机三... 基于三维彻体力模型理论初步发展了一个能有效预测进气畸变下压气机性能的压气机三维稳定性分析模型(CSAC).该模型通过求解带有源项的可压三维Euler方程组,对压气机内部全环三维流场进行模拟.叶片对气流的作用力和做功源项根据压气机三维稳态Navier-Stokes(N-S)解的相关气动参数计算得到,并给出了源项与叶片进口气动参数之间的数据库关联方法.利用该模型计算和分析了NASA Rotor 37在均匀进气下的气动性能,并与三维稳态N-S计算结果对比,验证了该模型的准确性.最后利用该模型模拟了Rotor 37在稳态周向总压畸变下的性能.结果表明:总压畸变不但降低了压气机的气动性能和稳定裕度,而且在压气机转子出口诱发总温畸变,研究表明该模型在消耗较少的计算资源下正确地反映了进气畸变对压气机性能的影响,是目前分析进气畸变对压气机性能影响的有力工具. 展开更多

关键词 三维Euler方程组 三维彻体力模型 全环流场 进气畸变 性能分析模型

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