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哈工程两相流第1章

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气液两相流

气液两相流

系统内即无压力梯度和温度梯度，且该系统内所
有共存相内也无化学势梯度时的状态。满足力学平衡、
热平衡和化学平衡。
（2）热平衡方程 饱和水焓
汽化潜热
i is rx
式中，i是流道某截面上两相流体的焓值，那么
x i is' r
（3）讨论
当 i is, x 0,t ts ，两相流动处于欠饱和态，
V V V M M

液相容积流量， m3/s ：
V M

气相容积流量, m3/s ：
V M

M V
M V
2.容积流量、相速度和折算速度
液相真实平均速度，m/s：
W


V A

M
A
过冷（欠热）沸腾或单相；
当is i is,0 x 1, t ts ，两相流动处于饱和
沸腾，这时热平衡含汽率等于质量含汽率；
当 i is, x 1,t ts ，过热蒸汽，单相汽体。
3.容积含气率β
指单位时间内流过某一截面的两相总容积中，气
相所占的比例份额。
V V
0.5

对比上面四种比， 容表达式,当S=1时，则有
A M 。 E m
o m
两相流特性参数的分类
(1) 流动参数： 可根据物质平衡或热平衡关系计算得到的
参数
x, , k; j, jg , j f ; wo,G; m,m; M , M , M ,V ,V ,V ;
截面上的两相流容积流量，m/s。它也表示两相流的平
均速度。
V V V
J

A

工程流力第二版第一章

工程流力第二版第一章

常温常压下，水的体积模量约为2100MPa，空气的体积模 量大约只有0.14MPa。
工程上，常将液体当成是不可压缩的。
气体是否也可当成是不可压缩的？
§1.3 流体的物理性质
流体的体积随温度变化的特性称为膨胀性。 膨胀性的大小用体膨胀系数来度量。
➢ 体膨胀系数的定义
压力不变时，单位温度的变化所引起的体积的相对变化量称 为体膨胀系数。
液体的粘性主要是由液体分子之间的内聚力引起的；温度 升高，液体分子间距增大，内聚力减弱，故粘性降低。反 之亦然。
造成气体粘性的主要原因在于气体分子的热运动，温度越 高，热运动越强烈，所以粘性就越大。反之亦然。
§1.3 流体的物理性质
➢ 粘度的测量
粘度无法直接测量，能够测量到的是粘性的动力表现。也 即先测量与粘性有关的物理量，再通过换算得到粘度。
F AU h
引入比例系数 μ，则上式可写成：
F AU
h
§1.3 流体的物理性质
由于上平板是匀速运动，故平板在水平方向所受的流体内 摩擦力等于拉动平板的力。
上平板单位面积上的摩擦力，即切应力为：
F U
Ah
上式中，μ 称为流体的动力粘度，简称粘度，单位 Pa·s。 粘度与流体的种类、温度和压强有关。 粘度是流体的固有属性。
du
dy
➢ 速度梯度的物理意义
dudt
dy d
d tgd dudt dy
速度梯度和角变形速度在数值上相等。
d du
dt dy
§1.3 流体的物理性质
➢ 运动粘度
工程上，常用动力粘度 μ 和流体密度 ρ 的比值来表示粘度， 称为流体的运动粘度，单位是 m2/s。
温度/ ℃
0 20 40 60 80 100

石油气液两相管流 第一章

石油气液两相管流 第一章

第一章概论第一节引言多相流理论多相流体力学理论相相是体系中具有相同化学组成和物理性质的一部分，与体系的其它均匀部分由界面隔开多相流动体系两相或两相以上的流体一同参与流动的体系多相管流多相流体在管道中的流动Multiphase Flow多相流动两相或两相以上的流体一同参与的流动油水混合物：从相的角度区分为油相、水相从物质形态看同属液态相物质形态(气态、液态、固态)盐水：从相的角度划分只有液相从组分划分可分为：水和NaCl相组分(指混合物中的各个成分)原油？水-冰液固两相流水-水蒸汽气液两相流泥浆液固两相流油-气气液两相流油-气-水气液液三相流单工质（相同化学成分）多工质（不同化学成分）多相流体流动遵循的规律与单相流体并不相同，需引入新的理论来反映多相流体流动规律。

多相体系：水--冰、水—水蒸汽、泥浆、油气、油气水等多相体系的类型Ø热能工程：锅炉系统、制冷系统、热管Ø航天技术：平衡温差、保护设备Ø核工业：汽液两相流动Ø石油工业：两相渗流计算、井控设计、采油工艺设计、油气集输Ø化工行业：工艺设计Ø其它行业：水利、粉状物管线输送…………多相流应用领域油气是深埋于地下的混合流体矿藏，因此，油气藏的开发与开采离不开流体力学理论及其分枝——多相流理论。

举例来说，渗流理论、油气井压力控制、油气管流计算、举升参数设计、工况分析、集输设计等，都离不开多相流的理论与计算方法。

多相流理论是贯穿于石油开采全过程的基本理论一、多相流理论在石油工业中的地位和作用石油工程(油气井工程和油气田开发工程)以及油气储运工程都与多相流理论有着极为密切的联系。

钻井工程：油气井压力控制(含气泥浆的压降计算)采油工程：采油方式优化设计、采油设备的工况分析（油气混合物在井筒中流动的压降和温度计算）储运工程：油气集输管线的设计（油气混合物在管线中压降和温度的计算）许多工程设计都将计算多相流体在管道中流动的压降和温度。

第二章(第二次课) 两相流动流型图

第二章(第二次课) 两相流动流型图

与 1 。实验条件为约0.17MPa的压力， 25.4mm的流道直径工作流体为空气与各种液 体的混合物。 其中 Froude数Fr定义为 Fr J J gD 为考虑液体物性修正的系数，定义为
2 v l
l l w w
2.弹状流与搅拌流的转换
J
Taitel与Dukler认为，当
>50，>0.86时 发生搅拌流过渡。转换曲线是一个复杂的方 程，其中包括液相Re数（ J D ）
gD
l l
3.环状流与弹状流或搅拌流的转换
相应的流型转换方程为
Jvv
1 2
g l
v
1 20 X 3 . 09 1 20 X
受当地流动参数而且受上游工况的影响。尽 管目前对从一种流型到另一种流型的转变了 解不够，但工程与研究上的需要仍需要有一 些简单的方法，以便知道在一组给定的局部 流动参数下可能发生的流型，即所谓流型预 测问题。一般地说，流型预测主要有基于实 验的流型图判别与流型转换边界的准则判别 两种方法。
流型图

这里的??vg?lg21???????????????????????wlav?????312????????????????????????????????lwwlw?????????的值与饱和压力有关关系图为2
第二课 两相流流型图
尚智 上海交通大学 核工系
事实上，两相流动呈现某一特定的流型不仅
垂直流流型转换边界的准则
1.泡状流与弹状流的转换
假定空泡份额达到一定数值时出现流型转变，
一般当=0.3时，气泡间的随机碰撞与聚合概 率增大，形成弹状流。
在一定截面含气率下流型转换边界曲线的方

第二章(第一次课) 两相流动流型

第二章(第一次课) 两相流动流型
若加热流道受均匀热流密度加热热流密度不太高以入口为单相液体出口是单相蒸汽的加热管道的向上流动这一典型情况为例会依次发生泡状流弹状流环状流与雾状单相流区域入口单相液体被加热到饱和温度时壁面形成一热边界层从而建立了径向温度分布由壁面向流道中心温度递减
第一课 两相流流型分类
尚智 上海交通大学 核工系
一、绝热通道
搅拌流（搅乳流）

搅拌流：在弹状流动下，随 着含气率或气相流量进一步 增加，气泡发生破裂，在较 大的流道里常会出现液相以 不定型的形状作上下振荡， 呈搅拌状态。在小尺寸流道 中则不一定发生这类搅拌流 动，而可能会发生弹状流向 环状流的直接平稳过渡。
环状流

环状流：当含气率更大时，气相 汇合成为气芯在流道芯部流动， 而液相则沿流道壁面成为一个流 动的液环，呈膜状流动，故名之 环状流。实际上，呈现纯环状流 型的参数范围很窄，通常是呈环 状弥散流状态，即通常总有一些 液体被夹带，以小液滴形式处于 气芯中。
水平管道内加热流动的流型
水平受热流道在承受低热负荷均匀加热时的
典型流型变迁。其流型变化过程与垂直受热 流动流型大致相同。由于受重力作用，导致 气相分布的不对称，出现了层状流动。相分 布的不对称与流体受热还导致波状层状流区， 流道顶部会发生间断性再湿润与干涸。在环 状流区，顶部会出现逐渐扩大的干涸区。
弹状流

弹状流：当气相流速增加到大于波速时，在气液分 界面处的波浪被激起而与流道上部壁面接触，并呈 现以高速沿流道向前推进的弹状块而形成类似冲击 波的轻型，这就形成弹状流型。它与塞状流的差别 在于气弹上部没有水膜，只是在气弹前后被涌起的 波浪使上部管壁周期性地受到湿润。
环状流

环状流：如果继续增大气相速度，液体将会被挤向 周围的管壁面，而形成环绕管周的一层液膜沿管壁 流动。而气相则在管子中心流动，称为气芯。这样 的流型称为环状流。通常总有一些液体以小液滴形 式被气芯夹带。由于重力作用，流道下部的液膜较 上部为厚。

采油工程PPT第一章.ppt

采油工程PPT第一章.ppt

p wf
pr qL
JL
当 时 qb qL qomax
p wf
f w
pr
qL JL
0.1251
fw pb
81 80 qL qb qomax qb
1
当 时 qomax qL qLmax
概述
• 采油工程
为采出地下原油，采用的各项工程技术措施的总 称。采油工程在石油工程中处于核心地位。
• 主要任务
根据油田开发要求，科学地设计、控制和管理生 产井和注入井，通过采取一系列措施，以达到经济有 效地提高油井产量和原油采收率、合理开发油藏的目 的。
• 课程特点
综合性、实践性、工艺性强。
油井生产系统
qV
Jo pb 1.8
68.35(m3
/d)
q0max qb qV 115 .67(m3 / d )
(3) 计算pwf=15 MPa及7 MPa时产量 pwf=15>pb，位于直线段：
qo Jo pr pwf 28.39(m3 / d)
pwf=7<pb，位于曲线段：
qo
qb qV 1 0.2
qotest
qb
qv
1
0.2
pwftest pb
0.8
pwftest pb
2
qb Jo ( pr pb )
qv Jo pb 1.8
Jo
pr
qb
qotest
pb
1 0.2
pwftest
1.8
pb
0.8
pwftest pb
2
例1-3
已知： pr=18MPa，pb=13MPa pwftest=9MPa，qotest=80m3/d。

哈工大-空气动力学-第1章绪论及基础知识


纳维-斯托克斯 黏性流体运动方程：N-S方程 雷诺
雷诺实验 层流/湍流 雷诺平均N-S方程 附加雷诺/湍流应力
DV p R Dt
空气-气体动力学
兰金和雨贡纽：激波前后气动参数关系式 瑞利和泰勒：激波关系单向性 马赫：马赫角关系 阿克莱：Ma=V/a 普朗特和迈耶：斜激波和膨胀波理论 布兹曼：圆锥激波解的图解法 泰勒和马可尔：圆锥激波解的数值解 拉伐尔：发明拉伐尔/缩放喷管 斯多道拉、普朗特和迈耶：拉伐尔喷管流动特性
12
森林空气动力学
树木风阻∝风速：种植方式避免风害 风阻树冠/树叶： 树叶在高速风中结构变形 种子传播：繁衍规律、仿生力学
建筑物空气动力学
高/矮建筑物间涡流：风速大于普通布局的3-4倍 建筑物迎背风面： 背风面低压吸力效应 斜屋顶：倾斜角较小吸力效应屋顶掀翻
车辆空气动力学
2
空气与气体动力学的任务、研究方法及发展
流体力学
流体静力学 液体
水力学 理论流体动力学 润滑理论
流体动力学 气体 无黏流动 黏性流动
变化小
不可压缩低速 空气动力学 高度或低压影响
动力气象学 稀薄气体动力学
变化大 高速影响
气体动力学 亚/跨/超声速空气动力学 高超声速空气动力学 3 电磁流体动力学
10
空气/气体动力学的其他应用
鸟类/昆虫飞行及扑翼机
合力 升力 推力 均匀来流 合速度 扑动速度
机动性强 举升/推进/悬停/快速变向等动作集于一个扑翼系统 大升力 利用非定常机制，其升力远高于常规飞行器，能够在低雷诺数条件下飞行。
11
绕障碍物流动的卡门涡街
低Re数 绕流运动 周期性脱落 旋向相反 排列规则 双列线涡 即卡门涡街

船舶与海洋工程原理(下)知到章节答案智慧树2023年哈尔滨工程大学

船舶与海洋工程原理（下）知到章节测试答案智慧树2023年最新哈尔滨工程大学第一章测试1.在船的首尾线上（或延长线上）有一点称为“枢心”，该点处的漂角为零参考答案:对2.船舶操纵运动与波浪作用下的摇荡运动都是非定常运动参考答案:对3.瘦长型船与丰满型船相比较，丰满型船稳定性要好一些参考答案:错4.瘦长型船与丰满型船相比较，瘦长型船回转性要好一些参考答案:错5.各线性水动力导数几何意义是某一变化参数的受力（矩）曲线在原点处的斜率参考答案:对6.船舶回转中，“正横距”是指船舶开始转舵到首向转过90度时，船舶重心至初始直航线的距离参考答案:对7.参考答案:对8.自动稳定性是船的自身属性，或称为船的固有稳定性。

对于实际船舶，一般都只具有直线自动稳定性，不具有航向和位置的自动稳定性，只能通过操舵来实现航向与位置的稳定性参考答案:对9.船舶直线自动稳定性的条件是位置力臂大于阻尼力臂参考答案:错10.直航船舶在操一定舵角后，船舶经过操舵阶段、发展阶段，最后船舶进入定常回转阶段，此时横向加速度为零或常量参考答案:对11.以下关于改善船舶回转性能的措施中，错误的是参考答案:适当减小船艏部纵倾12.通过Z形操纵性试验可求取船舶操纵性指数K、T值参考答案:对13.深海直立墙受到的不规则波定常波浪力可表示为各个频率成份波定常波漂力之和参考答案:对14.下列现象属于船海结构物发生的低频漂移运动的是参考答案:单点系泊FPSO在随机波中发生的大幅缓慢纵荡运动;）水下潜艇近水面在波浪作用下发生的垂向抛甩;水深半潜式平台在随机波作用下发生的长周期纵摇共振第二章测试1.抗沉性主要是指（）参考答案:破舱后不致沉没和破舱后不致倾覆2.船舶在（）破舱进水时，其危险性最大。

参考答案:双层底以上船侧3.提高船舶抗沉性的主要方法是（）参考答案:增设尽可能多的横隔舱壁4.下列哪种情况不是船舶破损进水的情况之一（）参考答案:舱室顶部水密且位于水线以上，船体破损后整个舱室充满水5.双层底破损浸水属于哪一类船舶破损进水情况（）参考答案:舱室顶部水密且位于水线以下，船体破损后整个舱室充满水6.甲板开口漏水引起的舱内浸水属于哪类船舶破损浸水情况（）参考答案:舱室顶部在水线以上，舱内与舷外水不相通，水未充满整个舱室7.水线以下的船舷侧浸水属于下列哪类情况的浸水（）参考答案:舱室顶部位于水线以上，舱内与舷外水相通8.船舱破损浸水后，破舱稳性规范要求最终平衡状态的剩余稳性高度GM（）参考答案:＞0.15m9.渗透率越大，则允许两水密横舱壁之间的距离（）参考答案:越小10.船舱破损前，舱内东西越多，则渗透率（）参考答案:越小11.提高船舶静稳性的方法有（）参考答案:降低重心;减少自由液面;固定悬挂物，防止摇摆12.提高船舶抗沉性的方法有（）参考答案:增设水密舱壁;增加干舷高度13.船舶产生横向力矩的原因有（）参考答案:波浪;货物横向移动;拖缆横向作用于船上的力;横向作用于船的风力14.船舶分舱的目的是为了满足船舶（）要求。

01-两相流概述和基础


气液两相流与沸腾换热
绪论－什么是两相流与沸腾？
• 沸腾：沸腾是通过液气相变将工质由液态转换到汽态的
一种剧烈汽化过程，也是伴随大量气泡的形成、成长和运 动的热量传递过程。沸腾传热和气液两相流是由本质上十 分复杂的沸腾和两相流动两种物理现象耦合在一起的一种 热流体流动过程．在两相界面上存在着热量的传递，并且 有相变发生。
气液两相流与沸腾换热
绪论－两相流与沸腾传热的应用（8）
庞力平
华北电力大学能源动力与机械工程学院
气液两相流与沸腾换热
绪论－两相流与沸腾传热的应用（8）
庞力平
华北电力大学能源动力与机械工程学院
气液两相流与沸腾换热
绪论－两相流与沸腾传热的应用（8）
庞力平
华北电力大学能源动力与机械工程学院
气液两相流与沸腾换热
之为相。因此，由任意两种存在分界面的独立物质组 成的物体或系统都称之为两相物体或两相系统。例 如，水和冰的混合物为一种两相物体，因为水和冰都 是存在分界面的独立物质。但是，盐水溶液是一种单 相物体，因为在此溶液中盐和水之间无分界面，盐和 水不是两种独立存在的物质。
庞力平
华北电力大学能源动力与机械工程学院
庞力平
华北电力大学能源动力与机械工程学院
气液两相流与沸腾换热
管内气液两相流的基本参数
• 气液两相流平均密度ρm ρm = ρG α + ρL (1 − α ) 分流平均密度 ρ = W / Q = ρ β + ρ (1 − β) 混合平均密度 • 气液两相流平均速度um u m = u G α + u L (1 − α) 分流平均速度 u m = Q / A = G /[x / ρG + (1 − x) / ρL ] 混合平均速度

气液两相流动


第五章
第二节
2.2 基本方程
气液两相流动
气液两相流动基本方程式
⎧分相流动模型 基本流动模型 ⎨ ⎩均相流动模型
一元稳定流动 基本假设 圆管截面压力均匀分布 界面有质量交换 质量守恒 方程内容 动量守恒 能量守恒
第五章
第二节
2.2 基本方程
气液两相流动
气液两相流动基本方程式
气液两相流体在倾斜管中作分相流动时流体微元段示意图
QL
第五章
第二节
2.1 基本参数
气液两相流动
气液两相流动基本方程式
6．体积含气率 β 和体积含液率 (1− β )
β = QG / Q = QG / ( QG + QL )
(1 -β ) = QL / Q = QL / ( QG +QL )
用质量含气率表示为：
β = x / [x + (1 - x ) ρG /ρL ]
第五章
第二节
2.1 基本参数
气液两相流动
气液两相流动基本方程式
1．截面含气率及截面含液率（又称真实含气率及真实含液率）
α = AG / A
1 − α = AL / A
2．质量流量，气相质量流量及液相质量流量
W = WG + WL
第五章
第二节
2.1 基本参数
气液两相流动
气液两相流动基本方程式
3．质量含气率 x 及质量含液率 (1-x)
12．气液两相流体平均流速
vm = Q / A
第五章
第二节
2.1 基本参数
气液两相流动
气液两相流动基本方程式
13. 循环速度
υC = (WG + WL ) /( Aρ L ) = J G ρG / ρ L + J L
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