油水两相流CFD仿真特性研究

油水两相流超声测试机理仿真建模邵一哲;谭超;董峰【摘要】To get effective informations of the flow parameters in the dual continuous oil-water two-phase flow, the ultrasonic testing mechanism of oil-water two-phase flow was studied by simulation modeling technique. By establishing a numerical simulation model which could reflect the actual flow condition, the influence of ultrasonic frequency and particle size on the ultrasonic propagation was discussed. The relationship between ultrasonic attenuation and oil phase content was analyzed and the mode of ultrasonic action was also analyzed. The results show that the simulation model can effectively describe the mechanism of ultrasonic testing in oil-water two-phase flow.%针对油水两相流双连续分散流动条件下流动参数的有效获取问题,采用仿真建模技术,对油水两相流超声测试机理进行研究.通过建立反映实际流动状况的数值仿真模型,讨论超声频率和离散相粒径尺度对超声传播的影响,分析双连续分散流中超声衰减与油相含率之间的关系和超声的作用方式.研究结果表明:所建立的仿真模型可有效描述油水两相流超声测试方法机理.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(049)004【总页数】8页(P987-994)【关键词】油水两相流;双连续分散流;超声测试;有限元仿真;传播机理【作者】邵一哲;谭超;董峰【作者单位】天津大学电气自动化与信息工程学院,天津市过程检测与控制重点实验室,天津,300072;天津大学电气自动化与信息工程学院,天津市过程检测与控制重点实验室,天津,300072;天津大学电气自动化与信息工程学院,天津市过程检测与控制重点实验室,天津,300072【正文语种】中文【中图分类】O359;TP271+.3油水两相流在石油的开采、运输等过程中广泛存在。

油水两相流多尺度非线性动力学特性研究的开题报告
一、研究背景及意义
油水两相流是石油开采、海洋工程、环保等领域中广泛存在的一种复杂流体现象。

研究油水两相流的多尺度非线性动力学特性，对于深入理解该现象中的复杂物理过程，发现规律和规律背后的本质机制，提高工程应用的可行性和可靠性均具有重要的意义。

二、研究内容和步骤
本研究旨在深入探究油水两相流的多尺度非线性动力学特性，具体研究内容和步骤如下：
1.建立油水两相流的数学模型。

根据实验数据和现有理论，综合考虑目标流态下各种因素，建立数学模型，从而真实地描述油水两相流动情况。

2.开展多尺度分析。

通过多种数学方法，如分形分析、小波分析等，对于油水两相流的多尺度特性进行分析和描述。

3.进行非线性动力学分析。

采用复杂网络理论、混沌理论等非线性动力学分析方法，对于油水两相流的非线性动力学特性进行深入研究。

4.开展数值模拟研究。

结合实际情况，采用数值计算方法，对于油水两相流的流场、变形、压力等进行模拟和计算。

5.实验验证。

通过实验设备，对于油水两相流的物理实验进行验证和修正，从而增强本研究成果的可靠性。

三、研究的预期成果及意义
通过本研究，可以深入理解油水两相流的多尺度非线性动力学特性，揭示其规律背后的本质机制，为石油开采、海洋工程、环保等领域的实际应用提供理论准备和技
术支持。

同时，本研究成果还可以为研究其他复杂流体现象提供一定的方法和理论参考。

《水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究》篇一一、引言在许多工业应用中，如石油、天然气和化学工业中，气液两相流是非常常见的流动状态。

对水平管内气液两相流的流型进行深入的研究对于提升设备的效率和可靠性具有重要意义。

本论文通过数值模拟和实验研究的方法，探讨了水平管内气液两相流的流型特征及其变化规律。

二、文献综述在过去的几十年里，许多学者对气液两相流进行了广泛的研究。

这些研究主要关注流型的分类、流型转换的机理以及流型对流动特性的影响等方面。

随着计算流体动力学（CFD）技术的发展，数值模拟已成为研究气液两相流的重要手段。

同时，实验研究也是验证数值模拟结果和深化理解流动机理的重要途径。

三、数值模拟1. 模型建立本部分首先建立了水平管内气液两相流的物理模型和数学模型。

物理模型包括管道的几何尺寸、流体性质等因素。

数学模型则基于质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本物理定律，并考虑了气液两相的相互作用。

2. 数值方法采用计算流体动力学（CFD）方法对模型进行求解。

通过设置适当的边界条件和初始条件，得到气液两相流的流动状态。

此外，还采用了多相流模型和湍流模型等，以更准确地描述气液两相的流动特性。

3. 结果分析通过数值模拟，得到了水平管内气液两相流的流型图、流速分布、压力分布等结果。

分析这些结果，可以深入了解流型的转变过程和流动特性。

四、实验研究1. 实验装置设计了一套用于气液两相流实验的装置，包括水平管道、气体供应系统、液体供应系统、测量系统等。

通过调节气体和液体的流量，可以模拟不同工况下的气液两相流。

2. 实验方法在实验过程中，通过观察和记录流动现象，获取了流型、流速、压力等数据。

同时，还采用了高速摄像等技术，对流动过程进行可视化分析。

3. 结果分析将实验结果与数值模拟结果进行对比，验证了数值模拟的准确性。

同时，还分析了不同因素（如管道直径、流体性质等）对气液两相流流型的影响。

五、结论与展望通过数值模拟和实验研究，得到了以下结论：1. 水平管内气液两相流的流型受多种因素影响，包括管道直径、流体性质、流速等。

润滑油系统气液两相流流动特性仿真与试验润滑油系统气液两相流流动特性仿真与试验引言：润滑油系统是机械设备中至关重要的部分，它以润滑油为介质，使各种运动部件之间能够顺畅摩擦。

随着科技的发展和对机械设备性能要求的不断提高，润滑油系统在许多领域都面临着更高的要求。

其中，润滑油系统气液两相流动特性的研究对于润滑油系统的设计和优化至关重要。

本文将通过仿真与实验的方式，探讨润滑油系统气液两相流流动特性的相关问题。

1. 气液两相流及其在润滑油系统中的应用气液两相流是指在一定空间范围内，同时存在气体和液体两种不同物质相的流动现象。

在润滑油系统中，由于运动部件的高速运动和工作环境的特殊性，润滑油会产生空气动力学效应，形成气液两相流动。

这种气液两相流动既与润滑油性质有关，也与系统参数、工况等因素密切相关。

2. 润滑油系统气液两相流动特性的仿真研究针对润滑油系统的气液两相流动特性，我们首先进行了仿真研究。

通过建立润滑油系统的流体力学模型，并应用计算流体力学方法，可以对气液两相流动进行定量分析。

在仿真过程中，我们考虑了润滑油的黏度、密度等性质参数，同时还考虑了系统中气体和液体的相对速度、质量流量等因素。

通过对仿真结果的研究分析，我们可以获得关于气液两相流流动的相关参数和特性。

3. 润滑油系统气液两相流动特性的实验研究为了验证仿真结果的准确性，我们进行了实验研究。

通过设计和搭建适当的实验装置，我们可以模拟润滑油系统中的气液两相流动情况。

在实验中，我们可以通过流量计、压力传感器等工具测量润滑油系统中不同位置的压力和流量等参数。

通过对实验结果的检测和分析，我们可以与仿真结果进行对比，从而验证仿真模型的准确性，并进一步了解润滑油系统气液两相流动的特性。

4. 实验结果与仿真模型的对比分析将实验结果与仿真模型进行对比分析后，我们发现两者之间具有较好的一致性。

实验结果验证了仿真模型的准确性，从而提升了我们对于润滑油系统气液两相流动特性的理解。

中国工程热物理学会多相流学术会议论文编号：086098 油水两相流流型特性研究吕宇玲，何利民，罗小明（中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院，山东东营 257061）（Tel: 0546-8390736, Email: lyl8391811@)摘要：油水两相流流型是油水两相流的研究基础，本文通过自制环状电导探针、摄像和照相等方法，同步采集了持液率、压力、压差等信号，结合摄影图片来识别和划分了流型。

通过研究所采集信号的特征发现，在本研究中油水两相流的流型可分为两大类共六种流型：分层流、混合界面分层流、O/W&W 分散流、O/W分散流、W/O&O/W混合流和W/O分散流，并绘制了油水两相流流型图。

关键词：多相流；油水两相流；流型；划分0 前言油水两相流广泛存在于石油的开采和运输过程中，只有充分掌握油水两相流的流动特性，才能保证设备安全、经济地运行。

油水两相流的流型是油水两相流和油气水三相流的研究基础，近年来，一些学者针对油水两相流流型进行了大量的研究，通常采用可视观察、照相、高速摄像、电导探针、电阻探针及γ射线密度计等测试手段来采集流型的特征。

从国内外发展来看，除Simmons&Azzopardi[1]和Lovick&Angeli[2]流型图外，其它研究者的流型图均包括：分层流（ST）、混合界面分层流（ST&MI）、水层上部水包油分散流（D O/W&W）、水包油分散流（O/W）、油包水和水包油混合流（D W/O&D O/W）及油包水分散流（W/O）。

此外，在Nadler&Mewes[3]和Simmons&Azzopardi[1]流型图中包括水层上部油包水分散流（D W/O&W），Soleimani[4]和Angeli&Hewitt[5,6]流型图中包括油层上部油包水分散流（D W/O&O）。

Angeli等人[6]把水平管中油水两相流的流型分为：波状分层流（SW），混合界面波状分层流（SWD），三层流（3L），分层混合流（SM），完全分散或混合流（M）。

油藏模拟中的多相流动与渗流特性研究引言油气是现代社会的重要能源之一，而油藏模拟是对油田开发与生产过程进行研究和预测的重要工具。

在油藏模拟中，多相流动与渗流特性的研究经常被提及。

本文旨在探讨油藏模拟中多相流动与渗流特性的相关理论和方法。

一、多相流动的基本概念与分类多相流动是指存在两种或两种以上的相（流体）同时存在于一定空间内，并且彼此之间相互影响的流动现象。

在油藏模拟中，主要涉及到气液两相和气液固三相的流动。

多相流动的分类主要依据相之间的形态和分布情况。

其中，气液两相流动的形态包括气泡-液滴流动、泡沫流动、液膜流动等。

而气液固三相流动的形态主要有气固液三相流动、固液两相流动等。

二、多相流动的基本方程多相流动的基本方程包括连续性方程、动量方程、能量方程和物质守恒方程等。

其中，连续性方程描述了物质的守恒规律，动量方程描述了相之间的相互作用，能量方程描述了物理过程中的热交换和能量转化，物质守恒方程描述了物质在不同相之间的变化。

三、渗流特性的研究方法渗流特性的研究方法主要包括实验研究和数值模拟两种。

实验研究是通过设计和搭建实验设备，模拟真实的油藏条件，获取多相流动与渗流特性的相关数据。

常用的实验方法包括物理实验、模拟实验和人工场景实验等。

通过实验研究，可以得到真实场景下的渗流特性数据，从而提供理论模型和数值模拟的验证。

数值模拟是利用计算机模拟的方法，通过求解多相流动与渗流特性的基本方程，预测和描述油藏中油气运移和分布的过程。

数值模拟方法主要包括有限差分法、有限元法、网格无关法等。

通过数值模拟，可以实现对油藏模拟中多相流动与渗流特性的深入研究，提供了一种经济、高效、可靠的研究手段。

四、多相流动与渗流特性的影响因素多相流动与渗流特性的研究不仅需要对基本理论和方法有所了解，还需要了解影响因素。

1. 岩石性质：油藏中的岩石特性包括孔隙度、渗透率、孔隙结构等。

不同的岩石特性对多相流动和渗流特性有着重要影响。

2. 物质性质：油、水、气等物质的物理和化学性质对多相流动和渗流特性的研究有着重要作用。

水平井油水两相流动测井实验研究的开题报告一、选题背景随着石油的广泛应用，对油井产量和储量的准确评价显得尤为重要。

油井的产能和储量评价主要依赖于流体的流动状态。

然而，由于油井中油水两相流动的存在，给油井的评价带来了很大的挑战。

因此，对水平井油水两相流动的测量和分析是非常必要和重要的。

二、研究内容本文主要研究水平井油水两相流动的测井实验，主要包括以下内容：1. 现有水平井油水两相流动实验方法的分析和比较。

2. 针对水平井油水两相流动的测井技术的研究和开发。

3. 对水平井油水两相流动测量数据的模拟和分析，探究其流动规律和特点。

三、研究意义1. 对水平井油水两相流动的测量和分析，有助于准确评价油井的产能和储量。

2. 研究水平井油水两相流动的测井技术，有助于发展新的测量方法和装置。

3. 分析和探究水平井油水两相流动的特点和规律，有助于更好地理解水平井的产油机理。

四、研究方法和技术路线本文将采用实验研究和数值模拟相结合的方法，具体技术路线如下：1. 设计并制造相应的水平井模型和测井装置。

2. 进行水平井油水两相流动实验，获取实验数据。

3. 针对实验数据进行数值模拟和分析，探究水平井油水两相流动的特点和规律。

4. 根据实验和数值模拟结果，分析比较现有水平井油水两相流动实验方法的优缺点，并提出改进方案。

五、预期结果通过本研究，我们预计可以获得以下结果：1. 设计和制造出适用于水平井油水两相流动实验的测井装置。

2. 获得水平井油水两相流动的实验数据。

3. 对水平井油水两相流动的特点和规律进行了初步探究。

4. 分析比较了现有水平井油水两相流动实验方法的优缺点，并提出了改进方案。

六、研究进度安排本研究计划在十八个月内完成，具体进度安排如下：第一阶段：文献综述、技术调研和研究方案制定（2个月）第二阶段：测井装置的设计、制造和实验（6个月）第三阶段：实验数据处理和数值模拟分析（6个月）第四阶段：结果分析和论文撰写（4个月）七、参考文献1. Giorgi M, Nardone G, Baldassarre G, et al. Horizontal well multiphase flow measurements [J]. SPE Production & Operations, 2000, 15(01): 50-54.2. Gao R, Huang B, Ren H, et al. Image processing analysis for horizontal well multi-phase flow measurement [J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2018, 56: 366-373.3. Huang S, Tu H, Luo L, et al. A new model for wet gas flow in horizontal pipes [J]. Chemical Engineering Science, 2018, 189: 27-39.4. Wu B, Jin N, Lu H, et al. Development of a miniaturized differential pressure transmitter for gas-liquid two-phase flow measurement in horizontal wells [J]. Journal of Natural Gas Science andEngineering, 2016, 30: 78-84.。

基于计算流体力学的油气管道气液两相流动特性研究近年来，随着油气行业的快速发展，油气管道输送成为了一种重要的能源运输方式。

在油气管道中，气体和液体同时存在，形成了气液两相流动。

研究油气管道气液两相流动特性，对于提高油气输送效率、确保管道安全稳定运行具有重要意义。

本文将基于计算流体力学的方法，对油气管道气液两相流动特性进行研究，并探讨其影响因素和优化方法。

1. 引言油气管道中气液两相流动是一种复杂的流体现象，涉及到多种流体参数的相互作用。

研究气液两相流动特性，不仅有助于了解管道内部流体行为，还可以指导管道设计和操作。

2. 气液两相流动的数值模拟方法计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）是一种研究流动现象的有效工具。

在研究油气管道气液两相流动特性时，可以采用CFD方法进行数值模拟。

通过建立流体动力学方程和相变模型，可以获得较准确的流动参数。

3. 气液两相流动的影响因素气液两相流动的特性受多个因素的影响。

其中，流体性质、管道几何形状、压力差等是重要的影响因素。

本节将详细讨论这些影响因素对气液两相流动特性的影响，并给出相应的研究结果。

4. 气液两相流动的优化方法为了提高油气管道气液两相流动的效率和稳定性，研究人员提出了各种优化方法。

本节将介绍常用的优化方法，如增加管道直径、改变流体密度等。

同时，还将介绍一些新的优化方向，如利用流体分布控制和反馈控制技术来实现流动的优化控制。

5. 实验验证和工程应用为了验证数值模拟结果的准确性和可靠性，通常需要进行实验验证。

本节将介绍一些常用的实验方法和设备，并列举一些相关的实验结果。

同时，还将介绍油气管道气液两相流动特性在工程应用中的具体案例，以及相关的成功经验和问题。

6. 结论通过基于计算流体力学的方法研究油气管道气液两相流动特性，可以更好地理解管道内部流体行为，提高油气输送效率，保证管道安全稳定运行。

本文通过对气液两相流动的数值模拟方法、影响因素、优化方法的介绍，为进一步研究和实践提供了基础和指导。

油藏油水两相渗流特征研究
油藏油水两相渗流是指在地下油气储层中，油和水两种不同相的流体同时存在并相互渗透的现象。

这是油田开发和管理中一个重要的研究领域，涉及到油藏工程、地质学、岩石力学等多个学科。

以下是对油藏油水两相渗流特征的一些常见研究方向：
1.相对渗透率：相对渗透率描述了油和水在不同饱和度下的相对
渗透能力。

这是一个关键参数，影响着两相流体在储层中的分
布和产量。

2.渗流模型：渗流模型是描述油藏中流体运移的数学模型。

对于
油水两相渗流，常用的模型包括相对渗透率模型、饱和度模型
等。

这些模型有助于理解油水两相在储层中的行为。

3.油水界面移动：研究油水界面的移动对于了解油藏中油水分布
的动态变化至关重要。

这涉及到界面稳定性、渗流速度等方面
的研究。

4.相分离：在一些情况下，油藏中的油水两相可能发生相分离现
象，即油和水在储层中形成分散相或分层。

研究相分离的机制
和影响对于油田开发策略的制定具有重要意义。

5.渗透调整技术：为了提高油田的采收率，一些调整油水相对渗
透性的技术被广泛研究，如水驱、聚合物驱等。

这些技术有助
于优化油藏中两相渗流的性能。

6.地质特征影响：地质特征，如岩性、孔隙结构等，对油水两相
渗流也有着显著的影响。

研究这些地质特征对渗流行为的影响，
可以为油藏管理提供更准确的信息。

以上只是油藏油水两相渗流特征研究的一些方向，实际上这个领域非常复杂，需要综合考虑地质、物理、化学等多方面因素。

研究这些特征有助于更有效地开发和管理油田资源。

2011年第40卷第2期第24页石油矿场机械OIL FIELD EQUIPMENT2011,40(2):24~27文章编号:1001 3482(2011)02 0024 04基于CFD的旋流器油水分离仿真研究魏培静,严小妮,田凤仙(宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002)摘要:旋流器是对油田采出液进行油水分离的重要设备,旋流腔流场特性是研究其分离能力的重要依据,但是通过试验的方式无法全面地揭示其流场性质。

应用CFD技术对其流场特性进行了研究,借助于计算机仿真技术,对旋流器油水分离过程进行了数值模拟,得到了旋流腔内压力、速度、含油体积百分数等物理量的变化规律。

通过计算机仿真的方法对旋流器结构进行优化,既节约成本,又缩短了新产品的开发周期。

关键词:旋流器;油水分离;计算流体动力学(CFD);仿真;分离性能中图分类号:T E931.1 文献标识码:ASimulation Research on Hydrocyclone Water oil S eparation Based on CFDWEI Pei jing,YAN Xiao ni,T IA N Feng x ian(Baoj i Oilf ield M achiner y Co.,L td.,Baoj i721002,China)Abstract:H ydr ocy clone is important equipm ent w hich makes the w ater oil separ ation of the fluid in the o il field.The flow character istic o f hy drocyclone cavity is the key basis to study its separa tion ability,but the experiment is unable to make the comprehensive rev elation about its char ac teristic.This CFD technolog y w as used to make the resear ch on flow characteristic of hydr ocy clone.With the computer simulatio n techno logy,the simulation about the pro cess of cyclone w a ter oil separation w as im plemented.Finally,the change rules o f some phy sical v ariable o n cavity such as internal pressure,speed,oil volume percentage can be acquir ed.The optimization about the cyclone structure by the computer simulatio n no t only saves the co st,but also reduces the devel o pment period o f new product.Key words:hy dro cyclone;separation of o il w ater;com putational fluid dynamics(CFD);sim ulation;separation capability旋流器是油田现场重要的地面设备,主要完成采出液的油水分离工作。

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实验七油水两相流弯管流动模拟-混合物模型弯管被广泛应用于石化、热能动力、给排水等工程领域的流体输送，其内部流体与管壁的相对运动将产生一定程度的振动而使管迫系统动力失稳，严重时会给系统运行带来灾难性的毁坏.而现今原油集输管线中普遍为油水两相流，流动复杂，且通过弯管时由于固壁的突变，使得流动特性更为复杂.因此，研究水平弯管内油水两相流的速度、压力分布等流动特性，不仅能够为安全输运、流动控制等提供依据. 还可为管线防腐、节能降耗措施选取等提供依据.混合物模型（Mixlure 模型）典型的应用包括低质量载荷的粒子负载流、气泡流、沉降旋风分离器等，混合模型也可以用于没有离散相相对速度的均匀多相流。

一、实例概述选取某输油管道工程管径600mm的90°水平弯管道，弯径比为3，并在弯管前后各取5m直管段进行建模，其几何模型如图所示。

为精确比较流体流经弯管过程中的流场变化，可截取图所示的5个截面进行辅助分析。

弯管进出口的压差为800Pa，油流含水率为20%。

2500500018002500600二、模型建立1.启动GAMBIT，选择圆面生成面板的Plane为ZX，输入半径Radius为0.3，生成圆面，如图所示。

2.移动圆面，选择圆面，Move在Global下的x栏输入1.8，完成该面的移动操作。

3.选取面，Angle栏输入-90，Axis选择为（0,0,0）→（0,0,1），生成弯管主体，如图。

4.在Create Real Cylinder面板的Height栏输入5，在Radius1栏输入0.3，选择AxisLocation 为Positive X，生成沿x方向的5m直管段，如图所示。

5.同方法，改变Axis Location为Positive Y生成沿y方向的5m直管段，如图所示。

6.将直管段移动至正确位置，执行Volume面板中的Move/Copy命令，选中沿y轴的直管段，在x栏输入1.8，即向x轴正向平移1.8。

应用CFD方法对化工过程两相流问题的研究的开题报告一、选题背景化学工业中许多过程都涉及到气-液两相流的问题，如反应器中的气-液乳化、气体吸收等。

在这些过程中，液体的形态和动力学行为对反应速率、反应选择性和反应温度等参数都有重要影响。

因此，对气-液两相流的研究具有十分重要的意义。

二、论文研究目的本文旨在利用CFD方法，探究在化工过程中两相流动的复杂性，以及相互作用的影响，从而实现对该类过程中不同条件下的流体力学行为的描述和预测。

三、论文研究内容本文将重点关注如下两方面内容：1. 建立适应于两相流动的数值模型。

考虑到多相流体中颗粒运动之间的相互作用，本文将采用Eulerian- -Eulerian（E-E）多相流模型来描述两相流动的行为。

该模型将在控制方程的基础上引入适应于多相流体的颗粒方程。

2. 利用建立的数值模型和相应的计算软件，探究化工过程中两相流的流动行为。

本文将以气-液两相流动为例，分析在不同条件下气-液两相流动的速度场、压力场和相互作用等基本特性，为化工工程师提供优化工艺过程的途径。

四、论文研究方法本文将运用CFD方法对气-液两相流进行模拟计算，得到流动现象的分布、静力特征和相互作用强度等数据。

具体计算方法包括：1. 建立适应于两相流动的数值模型，利用计算软件（如Ansys Fluent、OpenFOAM等）进行模拟计算。

2. 利用实验数据对模型进行验证。

通过对模型的结果与实验数据进行比较，分析所建立的E-E多相流模型和三维数值模拟方法的可靠性。

3. 利用所建立的数值模型和相应的计算软件，对化工过程中不同条件下的气-液两相流动情况进行仿真计算。

五、预期研究结果本文的主要预期研究结果包括：1. 建立适应于气-液两相流动的E-E多相流模型及相应的三维数值模拟方法，对模型进行验证。

2. 在模型验证的基础上，对不同条件下的气-液两相流动进行了仿真计算，并得到了流体力学参数、压力场及颗粒相互作用等信息。

第一章绪论1.1 课题研究背景及意义随着我国经济和科技的不断发展，管道运输已成为和铁路、公路、水运、航空并列的五大运输方式之一，成为原油、成品油、天然气、燃气和工业用危险介质的主要运输方式。

从运输费用上来看，管道以其高效和经济而著称。

从能量消耗的角度来讲，输油干线将原油输送1000公里所消耗的能量相当于所输送原油蕴含能量的0.4%。

因此，与其他几种运输方式相比较，管道运输具有连续性好、运输量大、运价便宜和管理方便等优点，广泛应用于城市发展、能源开发、石油石化的基础设施建设等领域，和人民的生活息息相关，是我国的重大生命线。

现代油气管道的历史可以追溯到1869年，美国宾夕法尼亚州建成世界上第一条原油输送管道，这标志着现代管道运输事业的开始。

经过一百多年的发展，管道运输己成为各国国民经济的重要组成部分之一，也是衡量一个国家的能源业与运输业是否发达的特征之一。

目前全世界油气干线管道己超过150万公里，美国、前苏联、加拿大占了三分之二以上。

我国的管道运输事业发展得虽然较晚，但发展很快。

上个世纪70年代，我国相继建成了庆抚线、庆铁线、铁大线、铁秦线、抚辽线、抚鞍线、盘锦线、中朝线等8条管线，率先在东北地区建成了输油管网。

进入90年代以后，我国的长输管道的建设又有了新的突破，并相继建成了一大批油气长输管道。

2003年底，我国油气长输管道累计长度已经达到45865公里，居世界第六。

到2005年，西气东输、陕金二线、忠武线三条输气干线，川渝、京津冀鲁晋、中部、中南、长江三角洲等的区域管网基本完成，象征着我国的管道建设已进入世界先进行列。

因此，在这样的大背景下，以研究油、气、水在管道内流动的多相流理论得到了长足的发展。

另外，为了实现控制和预测油水两相流动系统,除了要知道油水两相流动条件、流体性质及流体组分外,油水流型特征也成为其必不可少的一个重要条件。

1.2 国内外研究现状两相流的最初应用年代可以追溯到阿基米德时代，在如今的工业生产过程中普遍存在着两相流的问题。

水平油气两相流流型转换及其相界面特性的研究的开题报告一、选题背景油气井的开发主要涉及到油气藏内部的多相流动问题。

在实际开采过程中，油气两相流的流态特征会随着工况的变化而不断发生变化，其中水平油气两相流的流态特征更加复杂。

因此，研究水平油气两相流的流态特征及其相界面特性对于准确掌握油气藏内部的多相流动规律、保证油气井的正常生产具有重要意义。

二、研究目的本研究旨在通过实验室实物模拟和数值模拟两种方法，系统地研究水平油气两相流在不同工况下的流态转换规律及其相界面的特性，为油气井的开发提供理论依据和技术支撑。

三、研究内容与方法本研究将从以下两个方面进行研究：（1）水平油气两相流流态转换规律采用水平三相流实物模拟系统进行研究。

通过改变工况参数，如气液流量比、管径、倾角等，调节水平油气两相流的流量及其物理性质，从而观察不同工况下水平油气两相流的流态转换规律。

通过实验结果进行统计和分析，探讨水平油气两相流的流态转换规律及其影响因素。

（2）水平油气两相流相界面特性采用数值模拟方法，建立水平油气两相流的数值模型，计算并分析不同工况下的相界面特性，如相间面积、夹层厚度、动态行为等。

并采用CFD仿真软件对模型进行模拟，得出水平油气两相流的相界面形态和运动规律，为实验结果的验证提供基础。

四、预期成果本研究的预期成果如下：（1）水平油气两相流的流态转换规律。

通过实验结果的统计和分析，得出水平油气两相流在不同工况下的流态转换规律。

（2）水平油气两相流的相界面特性。

通过数值模拟和实验对比验证，得出水平油气两相流的相界面形态和运动规律。

（3）为油气井的开发提供理论依据和技术支撑。

通过研究水平油气两相流的流态特征及其相界面特性，为油气井的开发提供理论依据和技术支撑。

二相流体系统传输性能的仿真与优化研究二相流体是指同时存在气相和液相的流体体系。

在很多工业领域，如核工程、石油、化工等，二相流体传热和传质现象都起着至关重要的作用。

因此，研究二相流体系统传输性能的仿真与优化成为当前热门的研究领域。

仿真技术是一种通过模拟实验环境来观察和分析系统行为的方法。

对于二相流体系统而言，仿真技术可以模拟流体的流动特性、传热特性以及界面行为等，帮助工程师和研究人员深入了解系统的运行机理，预测系统的性能指标。

在二相流体系统的仿真中，最常用的方法是计算流体力学(CFD)方法。

CFD方法基于一组控制方程，如连续方程、动量方程和能量方程，通过数值方法求解来模拟流体的流动。

在二相流体系统中，考虑到同时存在两相，需要引入更多的控制方程，如体积分数传输方程和各相的动量传输方程。

通过合理的边界条件和初始条件，可以对二相流体系统进行准确的建模和仿真。

在二相流体系统仿真的优化研究中，减少能量损失是最主要的目标之一。

二相流体系统中，能量损失主要包括摩擦损失和压降损失。

通过仿真模拟，可以优化系统的几何形状、管道材料、流体参数等因素，以降低能量损失，提高传输效率。

例如，在石油行业中，优化石油管道的设计，可以使油气混合物在输送过程中的能量损失最小化，同时提高传输能力。

此外，二相流体系统的传热性能也是研究的重点之一。

在核工程领域，二相流传热问题是设计和运行核反应堆的关键之一。

传统的传热模型往往基于经验公式和试验数据，存在很大的不确定性。

通过仿真分析，可以更精确地预测传热特性，进一步优化传热系统的设计。

除了二相流体系统自身的特性，仿真技术还可以分析外界因素对系统性能的影响。

例如，在二相流体传输过程中，常常存在振荡和共振等问题。

通过仿真模拟，可以预测系统的振荡频率和共振区域，并在设计阶段中进行优化，避免不稳定运行。

总的来说，二相流体系统传输性能的仿真与优化研究对于提高工业生产效率、降低能耗和优化设备设计具有重要意义。

基于CFD的液环真空泵两相流动性能分析管俊*黄思(华南理工大学)摘要运用CFX流动软件中的多相流欧拉分析方法,模拟计算一单级单作用液环真空泵在4种转速下的三维稳态气液两相流分布问题,计算区域包括液环泵进出气段、叶轮、进水管及泵体。

计算结果表明,该分析方法和手段可以较好地模拟分析、计算液环真空泵气液两相流动问题。

关键词液环真空泵CFD两相流动性能分析中图分类号TQ051121文献标识码A文章编号0254-6094(2010)06-0755-04液环真空泵内的流动属于十分复杂的气液两相流。

现有液环泵小泵效率一般为30%~45%,大泵也只能达到50%左右。

造成液环真空泵能耗高、效率低的主要原因是泵内气液两相流产生了较大的水力损失,而现有的理论及分析手段[1~7]未能准确有效地描述泵内气液两相分布规律。

随着近年计算机软硬件技术的迅速发展,运用计算流体力学(CFD)技术分析叶片泵内部流动性能已成为一个发展方向。

本文针对液环真空泵内气液两相流分布问题开展数值模拟研究,最终实现性能的可控制性及产品的优化设计。

1液环真空泵工作原理液环真空泵是一种以旋转液体作为活塞,抽吸及压缩气体的回转容积泵,工作原理见图1。

当叶轮按顺时针方向旋转时,离心力的作用使工作液体甩向泵体四周形成液环,叶轮内流道与液环之间形成一个近似月牙形的空腔,该空腔被叶轮叶片分隔成若干个小空腔。

随着叶轮旋转,吸气时小空腔容积由小变大;吸气停止后小空腔体积再由大变小,气体被压缩并排出泵体完成整个压缩过程。

2计算方法及模拟实例2.1气液两相分析模型基本方程组使用多相流动欧拉方法的标准k-e湍流模型,具体的模型使用方法参见文献[8]。

图1液环泵的工作原理2.2液环真空泵主要设计参数选取一种单级单作用、径向吸排气的液环真空泵作为研究对象,其主要设计参数见表1。

表1液环真空泵主要设计参数参数数值进水管直径d/m0.05进、出气段直径D/m0.105泵体轴向长度/m0.708叶轮转速n/r#m i n-1372/420/472/530叶片角B/(b)45宽度B/m0.708*管俊,女,1985年12月生,硕士研究生。