基于Fluent的径向水平井旋转射流钻头内外流场数值模拟

Fluent雾化喷嘴数值仿真研究之马矢奏春创作FLUENT 提供五种雾化模型：•平口喷嘴雾化(plain-orifice atomizer)•压力－旋流雾化(pressure-swirl atomizer)•转杯雾化模型(flat-fan atomizer)•气体辅助雾化(air-blast/air-assisted atomizer)•气泡雾化(effervescent/flashing atomizer)所有的模型都是用喷嘴的物理及尺寸参数（例如喷口直径、质量流率）来计算初始颗粒尺寸、速度、位置.对实际的喷嘴模拟来说,无论是颗粒的喷射角度还是其喷出时间都是随机分布的.但对FLUENT 的非雾化喷射入口来说,液滴都是在初始时刻以一个固定的轨道喷射出去（到流场中去）.喷雾模型中使用随机选择模型获得液滴的随机分布.随机选择轨道标明初始液滴的喷射方向是随机的.所有的喷嘴模型中都要设第初始喷射角（范围）,颗粒通过随机的方法在这个范围内获得一个初始喷射方向.这种方法提高了由喷射占主导位置流动的计算精度.在喷嘴附近,液滴在计算网格内的分布趋向于更加均匀,这样,通过气相作用于液滴上的曳力就加强了气相－液滴之间的耦合作用.平口喷嘴雾化(plain-orifice atomizer)模型平口喷嘴是最罕见也是最简单的一种雾化器.但对其内部与外部的流念头制却很复杂.液体在喷嘴内部获得加速,然后喷出,形成液滴.这个看似简单的过程实际却及其复杂.平口喷嘴可分为三个分歧的工作区：单相区、空穴区、以及回流区（flipped.分歧工作区的转变是个突然的过程,而且发生截然分歧的喷雾状态.喷嘴内部区域决定了流体在喷嘴处的速度、初始颗粒尺寸、以及液滴分散角.每种喷雾机制如下图示（图1、2、3）：图1 单相流雾化喷嘴流动（液体完全布满喷头内部）图2 空穴喷嘴流动（喷头倒角处发生了空穴）图3 返流型喷嘴流动（在喷头内,下游气体包裹了液体喷射区）压力－旋流雾化喷嘴模型另一种重要的喷嘴类型就是压力－旋流雾化喷嘴.气体透平工业的人把它称作单相喷嘴（simplex atomizer）.这种喷嘴,然后流体通过一个称作旋流片的喷头被加速后,进入中心旋流室.在旋流室内,旋转的液体被挤压到固壁,在流体中心形成空气柱,然后,液体以不稳定的薄膜状态从喷口喷出,破碎成丝状物及液滴.在气体透平、燃油炉、直接喷射焚烧式汽车内燃机的液体燃料燃烧中,压力－旋流雾化喷嘴使用很广泛.液体从内部流到完全雾化的过程可分为三个步伐：液膜形成、液膜破碎及雾滴形成.这个过程的示意图如下：图4 喷嘴内部流动转酿成喷雾状态的理论步伐转杯雾化模型（The Flat-Fan Atomizer Model）转杯雾化喷嘴与压力－旋流雾化喷嘴很类似,只是它形成了液膜层,而不是旋流.液体从宽而薄的喷口出来后形成平面液膜,继而破碎成液滴.一般认为,它的雾化机理与压力－旋流雾化喷嘴类似.一些学者认为转杯雾化喷嘴（由冲击射流雾化而来）的雾化机理与平面液膜的雾化类似.在这种情况下,转杯雾化模型可以应用.只有在三维的情况下才可以使用这个模型.图5是一个转杯的三维示意图.此模型假定扇叶由一个虚点延长而成.用户必需设定虚点的位置,虚点就是扇叶的侧边的延长线的交点.用户还必需设定扇叶的弧边所对应的中心点.为了确定喷射的方向,FLUENT 将由虚点和中心点的位置来确定一个向量.用户还必需设定扇叶弧的半顶角、喷口宽度（垂直方向）以及液体的质量流率.图5平板扇叶喷嘴顶视图与侧视图空气辅助雾化模型为了加速液膜的破碎,喷嘴经常会添加上辅助空气.液体通过喷座的作用形成液膜,空气则直接冲击液膜以加速液膜的破碎.这种雾化被称为空气辅助雾化或气泡（air-blast）迸裂雾化（依赖于空气量及其速度）.通过辅助空气的作用,可以获得更小的雾滴.这种提高雾化质量的作用机制其实不清楚.一般的看法是,辅助空气加剧了液膜的不稳定性.同时,空气有助于液滴的分散,防止液滴间的碰撞.空气雾化喷嘴同压力－旋流雾化喷嘴一样被广泛应用,尤其是用在要求雾化粒径很小的场所.FLUENT 中的空气雾化模型由压力－旋流雾化模型所衍生.有个分歧点是,在空气辅助雾化模型里,用户需要直接设定液膜厚度.因为空气雾化喷嘴的液膜形成机制很多,所以必需要有此设定.这样,在空气辅助雾化喷嘴模型里就没有压力－旋流雾化模型里所具有的液膜形成方程.用户还必需设定液膜与空气间的最年夜速度差.尽管这个量可以计算出来,但设定一个值之后用户就可以不用计算喷嘴的内部流动了.这个特点对年夜区域（喷嘴相对很小）的流动模拟很方便.另一个分歧在于空气辅助雾化模型假定短波是液膜破碎的主要原因.作出这种假定的原因在于,人们发现空气辅助雾化喷嘴中液膜厚度较年夜.因此,液膜破碎成线状液膜的半径与液膜中快速增长波的波长成线性比例关系.其他方面的设定与压力－雾化喷嘴模型的一样.用户必需设定质量流率和喷射角度.液膜离开喷口之后,它的初始轨道沿着设定的喷射角.如果初始液膜的轨道指向中心线,那么,喷射角度为负值.用户还需要设定喷口处液膜的内外半径.空气辅助雾化模型不包括内部气体的流动.在FLUENT 中,用户必需把喷嘴内的空气流动设定为鸿沟条件.空气流动可看作一般的连续相的流动,不需要做特另外处置.图6 空气辅助雾化模型气泡雾化模型气泡雾化喷嘴中,液体中混合了过热液体（相对下游工况）或者类似的介质.当挥发性液体从喷口喷出时,迅速发生相变.相变使流体迅速以很年夜的分散角破碎成小液滴.此模型也适用于热流体射流.由于对气泡雾化的机理不甚清楚,模型必需依赖于实验拟合结果.Reitz [ 189]的摄影图片对此提供了一些基本的认识.图片显示,在气泡雾化时,中心是密相液体核,周围则是小液滴群图7 气泡雾化模型喷嘴雾化过程个人见解1)雾化过程由喷嘴内部流动、低级雾化（油束破碎等）和次级雾化组成.可是目前来说Fluent无法实现喷嘴的全过程模拟.2)Fluent中几个雾化器模型一般实现的是次级雾化（液滴碰撞、蒸发等）模拟,而且不需要构建喷嘴的几何模型.优点：只需要模雾化场,雾化器模型能够根据你设置的喷嘴的尺寸参数和运行参数来计算出计算出雾滴的雾化情况,然后根据你给出的雾化喷嘴的位置和喷射点的位置,将雾滴喷出去.对雾化喷嘴进行简化,确定尺寸和运行参数、喷射点位置,然后就能计算.。

基于Fluent的稠油定向井扶正器流场数值模拟章敬;程豪;梁程;马兆琳;赵克勤【摘要】@@%扶正器是定向井有杆泵抽油系统必要的井下工具.基于计算流体动力学方法建立了定向井内稠油通过扶正器流动的数学模型.稠油在扶正器周围的环空流动过程中,假设计算流场为定常等温流场,利用三维CFD仿真技术,以FLUENT 软件为数值模拟平台,采用有限体积法离散上述控制方程组.为减少数值扩散,针对流动控制方程的特点,连续性方程、动量方程、湍动能方程和湍动能耗散方程均采用二阶迎风格式离散计算,选用SIMPLE算法进行压力速度耦合.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2012(031)011【总页数】2页(P37-38)【关键词】定向井;扶正器;Fluent;数值模拟【作者】章敬;程豪;梁程;马兆琳;赵克勤【作者单位】新疆油田公司开发公司;新疆油田公司开发公司;新疆油田公司开发公司;新疆油田公司公建项目部;新疆油田公司物资管理部【正文语种】中文扶正器是稠油定向井有杆抽油的重要井下工具。

为了尽可能掏空井底，往往将有杆泵下至产层顶部，即有杆泵和相当一部分杆柱处于倾斜段，必须配套使用扶正器。

扶正器生产厂家较多，每口井的扶正器数量极大。

文献调研尚未见到稠油定向井扶正器流场模拟的相关方法。

为此，本文基于计算流体动力学方法建立了定向井内稠油通过扶正器流动的数学模型，通过数值模拟不同井斜角、稠油黏度、流速条件下流场及压力分布，评价分析了不同扶正器的过流性能[1]，对稠油定向井有杆抽油系统设计具有重要的理论价值和现实意义。

1 数值模型1.1 控制方程稠油在扶正器周围的环空流动过程中，假设计算流场为定常等温流场。

对动力黏度为常数的不可压缩黏性流体，在三维直角坐标系下，流场的控制方程为[2]式中ux、uy、uz 为x、y、z 方向的速度分量；ρ 为密度； p 为压力；μ 为动力黏度系数。

假设流场充分发展，对于不可压缩流体，采用标准k-ε 湍流模型对流场进行计算，具体公式如下式中Gb=0；YM =0，在Fluent中，作为系统默认值常数；C1ε=1.44；C2ε=1.92；C3ε=0.09 ；湍动能k 与耗散率ε 的湍流普郎特数分别为σk=1.0，σε=1.3。

基于Fluent的井筒环空携屑规律研究王馨雪廖震王奕涵马驰杜淼【摘要】在进行大位移钻井时岩屑堆积是影响石油开采的重要因素。

为了预测和防止钻屑床高度的增加,研究钻杆与井筒之间的环形空间的流动规律,特别是哪些关键参数影响钻屑运输是十分必要的。

目前研究其流场的方法通常有理论分析、实验观测和数值模拟3种,其中数值模拟更能接近实际情况且最为直观、方便。

采用计算流体动力学（CFD）对其工作流场进行数值模拟,获得了不同截面的颗粒速度分布,颗粒体积分数分布、速度云图、颗粒的不同截面速度分布,模拟结果显示,转速、液体入口速度、和液体黏度都对井筒内流动有一定的影响。

给出了液固两相流湍流流场的基本特性,研究了不同井筒参数对携岩能力的影响,得到了相关流动规律,为其工程实际应用提供了有效的技术指导。

【期刊名称】《能源与环保》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】6页(P217-222)【关键词】环形空间;液固两相流;双流体模型;数值模拟;钻屑输送【作者】王馨雪廖震王奕涵马驰杜淼【作者单位】[1]东北石油大学石油工程学院,黑龙江大庆163318;[2]黑龙江省大庆油田采油四厂二矿,黑龙江大庆163511;[3]辽河油田兴隆台采油厂集输大队,辽宁盘錦124010;[4]辽河油田兴隆台采油厂地质研究所,辽宁盘錦124010【正文语种】中文【中图分类】TE22在钻井工程施工中，泥浆沿钻杆和套管之间的环形空间的流动规律十分重要。

在大位移钻井中一个关键的问题是经由钻井液的钻屑输送机理。

钻屑离开悬浮层的状态并构成床的自然趋势带来了困难。

这种情况是由于在重力作用下岩屑碎片沉积在环形区域的底部[1-3]。

岩屑床的存在增大了钻具扭矩及摩阻，直接影响钻井安全。

实验和数值研究显示，钻屑输送受许多参数影响，如钻杆直径、钻杆的旋转、井的倾斜角、钻井液流变性等[4]。

在大位移钻井中的钻屑输送问题已经被广泛地研究。

多相流体在井筒中呈现出来的流动状态是复杂多变的，只要与之相关的一个参数发生变化，就会导致流动形态发生变化，由于受力不同，导致各相间的动量和能量甚至质量存在交换，也就表现出来不同的多相流体分布[5-7]。

Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2020年第24期·55·文章编号：2095－6835（2020）24－0055－03基于Fluent 的外啮合齿轮泵内部流场仿真分析＊姚奇，沈仙法，季丰（三江学院机械与电气工程学院，江苏南京210012）摘要：为提高外啮合齿轮泵的使用寿命，减轻齿轮泵的困油和泄漏现象，利用Fluent 软件对外啮合齿轮泵的内部流场进行了仿真，研究了齿轮泵齿侧间隙为0.05mm 、0.1mm 和0.15mm 时对困油压力的影响，分析了转速为1000r/min 、2000r/min 和3000r/min 时齿轮泵内部速度流场分布。

结果表明，齿轮泵的侧向间隙越大，泄漏量越大，容积效率越低；齿轮泵转速越大，内泄漏越大，容积效率越低，流量脉动加大，液场流速增大。

研究成果为外啮合齿轮泵的设计改进提供了技术参考，具有一定的实践意义。

关键词：外啮合齿轮泵；流场；仿真分析；Fluent 中图分类号：TH137.51文献标志码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2020.24.0181引言外啮合齿轮泵是液压系统的重要动力元件，它因具有结构简单、维修方便、自吸能力强、对油液污染不敏感等优点而广泛应用在冶金、采掘机械、航空航天和深海探测等诸多领域。

但是，同时，它也存在着泄漏、困油和径向不平衡力等缺点。

针对这些缺点，国内外学者对其展开了研究，并取得了一定成果。

李志华等运用数学模型的方法对齿轮泵进行优化设计[1]。

冀宏等使用Fluent 和Pro-E 软件对外啮合齿轮泵的径向力进行了数值计算，比较了卸荷槽改进前后的外啮合齿轮泵径向力后认为合理的卸荷槽设计可以使外啮合齿轮泵的径向力大大降低[2]。

周雄等通过大量的数值计算，求得间隙与泄漏之间的相对应关系，得出最佳的理论间隙[3]。

李金鑫等利用Matlab 软件研究了壳体参数对于泄漏的流量的影响[4]。

山东化工收稿日期：2019－01－03基金项目：胜利石油管理局科技项目“海洋平台就地分水处理回注一体化技术研究”，YKD1703作者简介：龚俊(1975—)，湖南常德人，高级工程师，2000年7月毕业于西安石油学院油气田开发专业，现工作于胜利油田海洋采油厂，从事油田生产技术管理及研究工作。

基于FLUENT 的水力旋流器入口结构参数优化设计流场仿真龚俊1，叶俊红1，姚明修2(1．中国石化胜利油田分公司海洋采油厂，山东东营257237;2．山东省油田采出水处理及环境污染治理重点实验室，中石化石油工程设计有限公司，山东东营257026)摘要：采用阿基米德螺旋线入口形式设计了一种水力旋流器，通过FLUENT 软件进行了仿真模拟，分析了水力旋流器内部流场的流线、速度、压力等分布情况，为水力旋流器入口结构及参数的合理设计提供了依据。

关键词：水力旋流器;油水分离;入口结构;阿基米德螺旋线中图分类号：TE866;TQ051．84文献标识码：A 文章编号：1008－021X (2019)06－0182－03Flow Field Simulation of Optimal Design of Hydrocyclone InletStructure Parameters Based on FLUENT SoftwareGong Jun 1，Ye Junhong 1，Yao Mingxiu 2(1．Haiyang Oil Production Plant of SINOPEC Shengli Oilfield ，Dongying 257237，China ;2．Shandong Provincial Key Laboratoryof Oilfield Produced Water Treatment and Environmental Pollution Control ，Sinopec petroleum Engineering Corporation ，Dongying 257026，China )Abstract :A hydrocyclone is designed with Archimedes helix inlet．The simulation is carried out by FLUENT software．The distribution of flow field ，velocity and pressure in the hydrocyclone is analyzed ，which provides a basis for the reasonable design of the inlet structure and parameters of the hydrocyclone．Key words :hydrocyclone ;oil －water separation ;inlet structure ，Archimedes helix 水力旋流器具有分离效率高、占地面积小等优点，在国内外油田生产系统中得到广泛使用，其具体结构形式多种多样，根据构成特点和工作特点可概括为3种基本形式，即四段式、三段式和旋转式。

万方数据验研究确定反应器内的流态和流动特征，从而获得反应器设计的优化参数，再进行实际反应器的设计。

传统研究方法存在的主要缺点是开发周期较长、开发成本较大。

随着计算机数值计算技术的发展与人们对反应器机理认识的不断深化，计算机模拟已成为研究反应器的重要手段。

Ｔ．Ｏｄａ和Ｔ．Ｙａｎｏ［１］等人将微生物反应模型、污泥沉降模型、大气泡及微小气泡的氧传质模型［２］加入ＣＦＤ三维多项Ｎ—Ｓ求解器中，并将包含于模型中的所有参数按照试验结果进行了校核，结果发现计算结果与试验结果基本一致。

将校核后的模型应用于缺氧间歇曝气搅拌反应器的优化，发现对反应器５ｍｉｎ曝气、８５ｍｉｎ停曝的循环周期是最佳的运行工况。

此项研究表明数值模拟技术用于污水处理厂的优化是可行的。

湖南大学韦安磊［３］等人运用Ｆｌｕｅｎｔ软件对污水处理厂二沉池内流场进行了数值模拟，得到二沉池内流场速率分布规律及流态临界位置水流速率，并基于此对二沉池内结构进行了改造，增大了二沉池的处理量；刘永红［４］从流体力学角度，通过建立沉降速度模型探讨了ＵＡＳＢ反应器中颗粒污泥的沉降性能与终端沉降速度，模拟结果表明颗粒污泥的终端沉降速度远大于厌氧反应器中废水的上流速度，其良好的沉降性能解决了在高负荷情况下污泥的流失问题，并为厌氧反应器的工艺设计与正常运行提供了理论依据；刘文君［５］在对提高清水池水力效率的研究中应用ＣＦＤ软件，得到了清水池数学模型的液龄分布函数和累计液龄分布函数，并改变模型流场设置，分别建立模型进行模拟计算，得出了清水池水力效率的优化方案。

相比传统的反应器开发方法而言，计算机模拟开发缩短了设计周期，减少了实验室测定试验的项目，从而减少产品开发成本。

目前正式发布的有关反应器数值模拟的软件众多，如ＰＨＯＥ—ＮＩＣＳ、ＡＮＹＳＹＳ、ＦＬＵＥＮＴ等。

美国Ｆｌｕｅｎｔ公司开发的ＦＬＵＥＮＴ是其中的典型代表，该软件已在机械、建筑、汽车、化工等行业得到了广泛的使用［６－８１。

基于Fluent 14.5离心泵内部流场数值模拟教程内容摘要：一、描述随着科学技术的进步，许多领域对水泵要求越来越高。

传统的设计方法已无法满足快节奏、高要求的现代社会。

随着计算流体力学（CFD）技术的发展，为水泵设计也带来了更好的研究方法。

应用CFD技术，通过计算机对水泵内部流场进行虚拟试验，可以快速获得外特性曲线，...一、描述随着科学技术的进步，许多领域对水泵要求越来越高。

传统的设计方法已无法满足快节奏、高要求的现代社会。

随着计算流体力学（CFD）技术的发展，为水泵设计也带来了更好的研究方法。

应用CFD技术，通过计算机对水泵内部流场进行虚拟试验，可以快速获得外特性曲线，并且能够更好的在设计阶段预测泵内部流动所产生的漩涡、二次流、边界分离、喘振、汽蚀等不良现象，通过改进以提高产品可靠性。

本教程采用IS80-65-125型水泵的水力模型，通过具体步骤希望广大同行能快速掌握运用Fluent对水泵进行CFD模拟的步骤方法。

二、建模采用Creo 2.0 M020（Peo/Engineer）进行建模。

本次教程不考虑叶轮前后盖板与泵腔间的液体（事实证明对实际结果有一定影响，为了教程方便因此不予考虑，大家可以在实际工作中加入对前后腔体液体），建模只考虑进口管部分、叶轮旋转区域部分、蜗壳部分。

对于出口管，可以根据模型的特征进行判别，本次模拟是由于出口管路对实际模拟结果影响很小，不存在尺寸急变等特征，因此去掉了出口管段，以减少网格数量。

建模如图所示：图1 建立流道模型三、网格划分建模完成后，导出*.x_t（或其他格式）格式，导入网格划分软件中进行网格划分。

网格划分软件有很多，各有各的优势，主要采用自己熟练的一种即可。

本次教程采用ICEM进行网格划分。

进口段为直锥型结构，采用六面体网格。

叶轮和蜗壳部分采用四面体非结构网格（也可以采用六面体网格，划分起来比较麻烦）。

对于工程应用，可以采用不划分边界层网格，划分边界层网格比较费时间，生成的网格数量也很高，但是从模拟的外特性曲线来看，差别不是很大，但是对于研究边界层流动对性能的影响，就必须划分边界层，对于采用有些壁面条件，也必须划分边界层（该部分查看其它教程）。

CFD数值计算模型卜软件平台：PRO-E3.0理论上，水泵的进口到出口的流动区域就是我们的计算模型。

一般，全流场算域分为5部分:&1.叶轮进口段ij-2.叶轮内流动域豎3.泵体前腔说4.泵体后腔冒5.泵体（涡壳）©6.出口段岛：通常我们计算的时候运用流动域1、2、5、6,最简化的为流动域2、5.%计算模型可以运用PRO-E，UG，CATIA等三维造型软件，具体的造型过程和步骤请点击三维造型培训，模型通常保存为STP和IGS文件格式.館各流动域可以分别造型，然后进行装配.卜简单的模型可以运用FLUENT前处理软件GAMBIT中进行.4下图为某型号纸浆泵，计算模型包括：1.叶轮进口段，2.叶轮内流动域，3.泵体前腔，4.泵体后腔，5.泵体（涡壳）某型号纸浆泵计算模型图为某型号低比速离心泵计算模型，包括： 1.叶轮内流动域，2.泵体（涡壳）。

模型作了简化，没有考虑腔体中的流动。

某型号低比速离心泵计算模型、下图为某型号的循环泵全流场计算模型，包括所有的流动区域。

某型号循环泵计算模型%计算模型的造型是CFD工作中非常重要的一部分，由于造型可能影响到网格戈扮和网格生成质量，因此，科学合理的造型将达到事半功倍的效果。

网格划分软件平台：GAMBIT2.2.30牛计算模型导入步骤File-Import,见下图inportSTWFile 冥 |导入计算模型,轮廓图见下图网格划分界Type:• Virtual (Farose?)v Viiuel fTole rance)谿i 注怒帘直pW Merge ^dges冲F *Y I Reset I O OSBa 面合并界面b 网格分界面c 网格质量检查.模型处理好后，分别对流动区域进行网格划分运用T-Grid 类型进行网格划分，网格间距根据模型大小和计算机性能配置 进行设置，一般取1-10.g 在进行全流场计算时，您可以在口环、涡壳隔舌、压力梯度大的区域进行局部加密，局部加密时，需要注意网格变化不能太剧烈。

应用FLUENT进行射流流场的数值模拟谢峻石何枫清华大学工程力学系一．引言射流是流体运动的一种重要类型，射流的研究涉及到许多领域，如热力学、航空航天学、气象学、环境学、燃烧学、航空声学等。

在机械制造与加工的过程中，就经常利用压缩空气喷枪喷射出高速射流进行除尘、除水、冷却、雾化、剥离、引射等。

在工业生产中，改善气枪喷嘴的设计，提高气枪的工作效率对于节约能源具有重大的意义。

FLUENT是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。

本文的工作就是将FLUENT应用于喷嘴射流流场的数值模拟，使我们更加深刻地理解问题产生的机理、为实验研究提供指导，节省实验所需的人力、物力和时间，并对实验结果的整理和规律的得出起到很好的指导作用.。

二．控制方程与湍流模式非定常可压缩的射流满足如下的N-S方程：（1）上式中，量，H是源项。

是控制体，是控制体边界面，W是求解变量，F是无粘通量，G 是粘性通采用二阶精度的有限体积法对控制方程进行空间离散，时间离散采用Gauss-Seidel隐式迭代。

FLUENT软件包中提供了S-A(Spalart-Allmaras)，K-Realizable K-选择RNG K-（包括标准K-、RNG K-和），Reynolds Stress等多种湍流模式，本文在大量数值实验的基础上，亚音速射流湍流模式，超音速射流选择S-A湍流模式。

三．算例分析（一）二维轴对称亚声速自由射流计算了一个出口直径为3mm的轴对称收缩喷嘴的亚声速射流流场，压比为1.45。

外流场的计算域为20D×5D（见图1）。

图1 计算域及网格示意图图2显示的是速度分布，图3、图4分别显示了轴线上的速度分布以及截面上的速度分布计算值与实验值的比较。

从图中可以看出，亚声速自由射流轴线上的速度核心区的长度约为5～6D，计算值与实验值吻合的比较一致，证明RNG k-模拟。

石油地质与工程2022年1月 PETROLEUM GEOLOGY AND ENGINEERING 第36卷第1期文章编号：1673–8217（2022）01–0094–05基于Fluent的径向水平井砾石充填参数数值分析张佳豪1，2，刘旭辉1，2，赵凌霄1，2，廖迪1，2，高春磊1，2（1．长江大学机械工程学院，湖北荆州 434023；2．湖北省油气钻完井工具技术研究中心，湖北荆州 434023）摘要：径向水平井开发过程中砾石充填参数对充填效率的影响不容忽视。

为了研究径向水平井砾石充填过程中各因素对充填效率的影响以及如何合理配置参数的问题，基于计算流体动力学对砾石充填工具进行数值模拟分析，并将仿真数值与正交试验结果进行横向对比，评估数值模拟分析结果的准确性。

结果表明：砂浆排量越高、携砂液黏度越大的砾石输送的距离远，更易到达径向水平井水平段末端，充填效率更高；携砂比越大，虽然砾石沉降速度和砂床堆积速度也越快，但容易发生砂堵现象，实际充填效率变低；同时，砂浆排量为850 L/min、携砂比为15%和携砂液黏度为10 mPa·s是本次数值仿真中最优参数组合，且最优参数组合与正交试验结果吻合。

关键词：径向水平井；砾石充填；参数；充填效率；数值分析中图分类号：TE257.3 文献标识码：ANumerical analysis of gravel packing parameters of radial horizontal wellsbased on FluentZHANG Jiahao 1, 2, LIU Xuhui 1, 2, ZHAO Lingxiao 1, 2, LIAO di 1, 2, GAO Chunlei 1, 2(1. School of Mechanical Engineering, Yangtze University, Jinzhou, Hubei 434023, China; 2. Hubei Oil and Gas Drilling andCompletion Tool Technology Research Center, Jinzhou, Hubei 434023, China) Abstract: The influence of gravel filling parameters on filling efficiency in the development of radial horizontal wells cannot be ignored.In order to study the influence of various factors on the packing efficiency and how to reasonably configure the parameters in the gravel packing process of radial horizontal wells, the gravel packing tool is numerically simulated and analyzed based on computational fluid dynamics, and the simulation values are compared with the orthogonal test results to evaluate the accuracy of the numerical simulation results.The results show that the higher the mortar displacement and the greater the viscosity of the sand carrying fluid, the longer the gravel transportation distance, the easier it is to reach the end of the horizontal section of the radial horizontal well, and the higher the packing efficiency. The larger the sand carrying ratio is, the faster the gravel sedimentation rate and sand bed accumulation rate are, but the sand plugging phenomenon is easy to occur and the actual filling efficiency becomes lower.Meantime, the optimal parameter combination in the numerical simulation is that the mortar displacement is 850 L / min, the sand carrying ratio is 15% and the viscosity of sand carrying liquid is 10 mPa · s, and the optimal parameter combination is consistent with the results of orthogonal test.Key words: radial horizontal well; gravel packing; parameters; filling efficiency; numerical analysis径向水平井技术是在超短半径内完成由垂直到水平的转向，并利用高压水射流破岩的一项新型增产措施。