电旋风分离器内电晕放电流场的数值模拟

为了探究电旋风除尘器内流场在电晕放电条件下的分布，课题组借助FLUENT软件对其进行数值模拟。建立了静电旋风分离器的单相三维湍流的RSM模型，采用控制体积法对其离散，用SIMPLE算法求解流场分布，得到了一定条件下静电旋风分离器内流场的切向速度和轴向速度分布。结果表明：施加高压电压不会改变切向速度和轴向速度的分布情况，仅改变切向速度和轴向速度的大小，且切向速度的变化大于轴向速度的变化；同时发现，在高压电压条件下能够减小颗粒的回带和提高颗粒的分离效率。     

旋流燃烧室内三维等温流场研究

采用三维RNG κ-ε湍流模型进行了旋流燃烧室内等温流场的数值模拟，给出了旋流燃烧室内不同截面位置速度分布的计算结果．数值模拟结果与文献中实验数据的比较表明，两者符合较好．该燃烧室采用叶片式旋流器并配置一次和二次空气径向射流．比较了一次空气射流和二次空气射流对燃烧室内流场的影响．研究结果表明，经旋流器进入燃烧室的旋转气流和一次射流空气在燃烧室头部形成回流区，这将有助于缩短火焰长度和稳定燃烧．一次空气射流深度几乎达到燃烧室中心，有利于气流的混合并增大回流量；二次空气射流深度较浅，其对燃烧室内流场的影响较小，     

旋流式气化炉冷态流场数值模拟研究

为探究一种新型旋流式气化炉冷态流场分布特性及内部结构对其流场的影响,应用计算流体力学( CFD)软件 FLUENT对该气化炉进行三维数值模拟分析。采用RNG K-8湍流模型,通过多点测压实验,对模拟结果进行验证,并且 采用不同的开孔率及旋流片角度组合分析气化炉内部结构对其流场的影响。结果表明：模拟和测压实验结果较为一致; 旋流式气化炉内气流主要做螺旋上升运动;栅板开孔率大小主要影响气化炉内压降、轴向速度以及湍流强度;而旋流片 角度则主要影响切向速度及湍流强度分布。新型旋流式气化炉内部栅板旋流片结构可增加气化反应速率及反应停留 时间,有助于气化反应的进行。     

低压旋流喷嘴流场特性的数值仿真分析

针对以水为单介质流体的螺旋旋流雾化喷嘴的流场特性,采用VOF方法,建立了低压旋流喷嘴内流场的三维流动数学模型。通过改变旋流喷嘴的螺旋体长度、入口槽道截面积、螺旋升角、螺旋槽形状、旋流室内锥角等不同的结构参数,对雾化喷嘴的压力场、速度场进行数值分析仿真,得到了螺旋旋流雾化喷嘴的结构参数对流场特性的影响规律。研究结果对低压旋流喷嘴的设计与开发具有指导意义。     

气力推进艇运行中水流场状态及阻力模拟分析

基于湍流模型,利用将精确的大涡模拟(LES)与格子玻尔兹曼方法(LBM)结合的XFlow软件,分析了气力推进艇艇身周围的瞬态流场、阻力特性,并将模拟结果与实际测试进行比对。结果表明:最大水流速度和最大涡度出现于艇体稳定运行后的尾流区域,且艇体前端的水流速度相对较小,流体流动具有连续性。推进艇在不同螺旋桨推力下达到稳定运行状态的速度不同,当螺旋桨推力为600 N时,气力推进艇在稳定运行状态时的速度约为7. 27 m/s;当螺旋桨推力为300 N时,气力推进艇在稳定运行状态时的速度约为5. 16 m/s,运行阻力随速度增加而变大。     

离散涡法模拟建筑物绕流流场

应用离散涡数值方法对高雷诺数下建筑物绕流流场进行了数值模拟，得到了不同相对位置、相对距离的建筑物在不同来流方向的分离流场和涡量分布，总结出受建筑物影响的流函数变化规律，取得了较为合理和可靠的计算结果，说明离散涡方法是研究建筑物的绕流问题的有效手段     

旋流燃烧室内湍流流动的PIV实验研究

建立了微型燃气轮机旋流燃烧室实验台．采用二维粒子图像测速技术(PIV)测量了旋流燃烧室火焰筒内冷态速度场．旋流燃烧室主要由3个旋流器和1个侧壁开有测试视窗的圆筒段组成．在空气流量为0．114m^3／s的工况下，得到了燃烧室火焰筒内气体时均切向速度分布及旋流燃烧室火焰筒中心截面和不同轴向横截面位置的速度矢量分布图．实验结果及其分析为旋流燃烧室的数值模拟计算和进一步的实验研究提供了基础．     

减压阀性能试验与内部流场数值计算

研制了减压阀的全自动性能与寿命试验系统.通过采用模块化系统设计来满足不同规格系列产品的多工况运行与各类试验要求,通过对比分析阀芯结构改进前后的流量压降曲线及阀门内部流场特性的数值模拟,说明曲面形阀芯结构能够达到稳定流动状态,并减小了各种工况条件下的阻力损失.     

喷气涡流纺喷嘴参数对内流场特性的影响

为探究高速气流在喷气涡流纺内流道的流场特性规律，课题组基于FLUENT建立喷嘴的参数化模型，采用单一变量法分别研究喷孔数量、喷孔倾角和供气压力对喷嘴内流场的影响。结果表明：受引导部件的影响，内流场气流特性分别存在不规则性，且有较多的回流和涡流现象的存在；随着喷孔数量的增加，喷孔出口气流速度略有增大，内流场涡流现象减少，气流旋转性能显著增强；随着喷孔倾角的增大，气流速度峰值先增大后减小，导引部件螺旋面两侧的轴向速度和切向速度分布有明显不同，而当喷孔倾角超过70°后角度对速度的影响逐渐减弱；随供气压力的增加，气流速度增大，气流旋转特性增强，纱线加捻效果有所提高。该研究对于喷气涡流纺喷嘴的结构设计具有参考价值。     

油水旋流分离器数值模拟优化研究

采用计算流体动力学（CFD）软件中的雷诺应力模型（RSM）对油水分离旋流器内部流场进行了数值模拟,研究发现采出液在进口处的相互流动干扰对油水分离效果有重要影响,据此提出了一种新型结构——带有空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋的油水旋流分离器。进一步的优化设计和性能试验表明：空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。     

双重介质油藏数值模拟并行算法研究

裂缝型碳酸盐岩油藏非均质性极强，数值模拟运算时间长，迫切需要一种切实可行的解决方法。介绍了区域分解法在数值模拟中的应用方法，提供了油藏数值模拟串行算法并行化的一般策略与方法。基于已开发的双重介质油藏数值模拟串行算法及建立的Windows平台PC集群网络并行计算环境，利用消息传递界面（MPI库）实现了并行过程中所有消息的传递功能。通过对国内某实际碳酸盐岩油田的模拟表明，并行后的算法是成功的，2个PC加速比高达1.86，4个PC达到3.46，8个PC达到6.89。通过模拟还发现，并行数值模拟时，存在最佳的子区域规模和数目。该算法解决了大规模碳酸盐岩油藏数值模拟时间长的问题，具有实际的应用价值。     

低渗透砂岩石油渗流的微观模拟实验研究

采用天然低渗透砂岩微观模型，通过与实际地质状况较为相似条件下的油驱水实验，模拟石油在低渗透砂岩孔隙内的渗流，分析和探讨了低渗透砂岩孔隙介质中石油的微观渗流机理。研究结果表明，石油在低渗透砂岩中渗流路径曲折复杂，运移渗流模式有稳定式、指进式和优势式3种；石油在低渗透砂岩中渗流存在启动压力梯度，启动压力梯度与砂岩孔隙度关系复杂，而与砂岩渗透率有很好的相关性；石油的渗流速度与驱替压力呈很好的相关性，石油以相同速度在不同渗透率级别的砂岩内渗流时所需要的驱替压力随砂岩渗透率的增大而降低。     

分支管气固两相流动阻力性能的研究

在水平T型分支管道中,用压缩空气对平均粒径分别为0.25 mm和0.5 mm的砂石进行气力输送试验,对气固两相流动的阻力性能进行研究.试验结果表明,在发送压力保持不变的情况下,当输送气速逐渐下降时,分支管的单位长度压差在开始时减小,但当输送气速下降到一定程度后,单位长度压差下降趋势减缓,有时甚至转而增大;当分支管路流量控制阀开度差值由小变大时,两分支管路中颗粒产生沉积时的临界速度发生相反方向的变化,且平均粒径较小的颗粒临界速度相对较大.     

低渗透气藏气体渗流速度修正式

渗流的基本规律达西定律,是100多年前法国水利工程师达西提出的,他是通过液体实验得到的。对于气体渗流来讲,存在着滑脱效应,特别是在低渗、低速和低压时,滑脱效应更为显著。在考虑了气体渗流的特点后,结合分子扩散理论得到了考虑滑脱效应的气体渗流速度方程,为进一步开展低渗透气藏渗流理论研究,油藏工程研究和动态分析建立了基础。     

气藏水平井产能计算新方法

依据水平井渗流特点，将水平井渗流区域分为一个长方体和两个半圆柱体，再根据能量守恒及达西定律，考虑了气藏与水平井筒的耦合作用以及井筒内的压力损失，建立了气藏水平井产能预测新模型。分析了水平井筒内的压力和流量的变化，与考虑井筒压降的Joshi模型进行了对比，新模型计算结果与实际测量结果误差最小。影响因素分析表明，该模型在高渗透率、长井筒和小井径的情况下更为有效。     

导叶结构对直流导叶式气液分离器性能的影响

为了得到高效低阻的液滴分离装置,设计了不同结构的直流导叶式气液分离器模型,采用FLUENT软件中RNG K-ε湍流模型和离散颗粒(DPM)模型,对不同导叶结构的分离器内流场进行模拟,得到了导叶结构参数对分离器内的压 降特性、速度分布、以及不同粒径分离效率的影响规律。结果表明：导向叶片个数增加或者出口角的减小都能使分离器 分离效率显著提高,但是分离器压降也会增大;随着颗粒粒径的增大,分离效率升高,当粒径大于35 μm时,分离效率几 乎达到100%;导向叶片个数越多,叶片出口角越小,分离效率越高。数值模拟结果为设计低阻、高效的分离器提供了理 论依据。     

低渗透油藏不稳定渗流的近似解法

低渗透油藏的开发应该同时考虑启动压力梯度和应力敏感。目前考虑两者的不稳定渗流数学模型解法十分繁琐,主要原因是控制方程具有强烈的非线性,同时流体流动边界并非恒定不变。为了简化计算,利用油藏压力分布近似表达式,研究得到同时考虑这2个因素的低速非线性不稳定渗流压力分布特征;根据物质平衡原理,利用牛顿迭代方法计算得到了定产量、变产量和定流压生产情况下动边界运动规律以及井产量的变化规律。计算分析表明,启动压力梯度增加了地层的渗流阻力,介质变形削弱了近井地带地层的导流能力,使得地层能量不易被释放出来,两者均增大了油藏的开发难度。     

泡沫油运动形态的可视化研究

委内瑞拉Orinoco地层油复杂的“泡沫油”流动特征在油藏开发及实验室研究中受到高度重视,不同压力下的泡沫油微观形态研究对探寻渗流机理尤为重要。低于泡点压力时泡沫油表现出复杂的形态变化,实验利用可视化模型观察和分析了气泡的形成、生长过程、合并和分裂现象,并发现气泡通过孔隙时具有独特的运移特征：当气泡接近和通过孔喉时,运移速度明显加快。不同直径的气泡伴随有变形、翻转和吸附等形式。对模型表面粗糙度、孔隙大小、气泡尺寸等因素进行分析后,发现气油比是影响气泡数量的关键因素,但其不是气/液界面相互作用的主要因素。气泡的产生及运动过程受压降和重质组分的双重作用,高沥青质、胶质含量决定了泡沫油的渗流特征。     

波纹板除雾器两相流动的数值模拟与分析

用计算流体力学(CFD)方法对波纹板除雾器内的气液两相流动进行了数值模拟,计算得到了不同液滴直径、进气速度与叶片间距下除雾器的除雾效率和压降,并分析总结了各参数对除雾效率和压降的影响规律.数值模拟还显示了液滴的运动轨迹以及液滴浓度、压力、速度和旋涡的分布情况,这对除雾器的优化设计具有指导意义.研究表明CFD方法可以成为除雾器设计的有效辅助手段.