一、圆管中气液两相流动空隙率数学模型（论文文献综述）
任杰辉[1]（2021）在《好氧流化床生物膜反应器中多相流动传质与污水处理机制研究》文中指出污水高效处理对污水资源化利用及社会可持续发展具有重要意义。然而,由于受污水处理技术及其机理认识的限制,使得污水处理的效率低、处理成本高。本研究以好氧流化床生物膜反应器（aerobic fluidized bed biofilm reactor,AFBBR）为研究对象,基于欧拉-欧拉-欧拉（Euler-Euler-Euler）三流体模型、群体平衡模型（population balance model,PBM）等理论构建气液固三相流动耦合数学模型,获取系统多相流动参数;通过探究系统宏观与微观氧传质过程,揭示多相流动与氧传质效能的响应机制;利用高通量测序技术、定量聚合酶链式反应（quantitative polymerase chain reaction,qPCR）等手段分析流动传质对微生物特性的影响,结合污水处理效能分析结果,揭示多相流动传质与污水处理的响应机制。主要研究结果包括:（1）构建的Euler-Euler-Euler-PBM三流体耦合数学模型可较为准确的获取气液固三相流动参数。在较高曝气量条件系统中气液固三相流化速度、湍流强度和气相体积分数较高;曝气孔间距明显增加了气相在柱体径向的分散程度,对气液固三相流化速度影响不明显;曝气孔径显着改变了系统的气泡直径大小,在DS=0.16 mm条件系统小直径气泡（0.27～1.03 mm）数量占比明显较高,可达74.8%;当载体填充率20-30%时,悬浮载体的流化状态较好。（2）合适的曝气方式和载体填充率条件形成的多相流动特性改善了系统的宏观与微观传质效能,且碳源的差异影响了系统的氧传质效率及氧的扩散动力学特性。曝气量5.77 m3/（h·m3）、曝气孔间距10 mm、曝气孔径0.16 mm、载体填充率20-30%条件提高了系统气液相间的氧传质效能;生物膜中氧浓度扩散与生物膜的厚度呈现显着高斯分布关系;C:N和碳源类型条件污水中氧传质速率（oxygentransferrate,OTR）和生物膜中氧扩散呈现相反的趋势。（3）曝气方式、载体填充率和碳源改变了 AFBBR系统的处理效果。曝气量5.77 m3/（h·m3）、间距10 mm、孔径0.27 mm和载体填充率为20-30%条件系统的脱氮除磷效果高于其他工况条件;高C:N条件通过强化同步硝化反硝化速率增加了系统的脱氮效率,在该条件TN和TP的处理效率分别可达72.2%和67.4%;与葡萄糖、乙酸钠和淀粉相比,丙酸钠明显改善了系统的脱氮除磷效率;AFBBR系统对COD、NH4+-N和TN的降解动力学满足悬浮生物质底物拟制Haldane动力学模型,且高C:N和合适碳源（丙酸钠）条件系统中NH4+-N和TN的降解速率qs,max较其他条件高。（4）曝气方式、C:N和碳源类型影响了生物膜物理化学组成及微生物学特性。悬浮载体表面附着生物膜微观结构分布较为均匀,存在多种形态结构的微生物;胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）中蛋白质的含量明显高于多糖和核酸,增加了生物膜在载体表面的附着程度;EPS中荧光基团类物质以类蛋白质为主,且其包含的官能团（多糖、羧基或烃基化合物、蛋白质、磷酸基团或硫酸盐基团、脂肪族基团）类型与生物膜类似;Protrobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes 为 AFBBR 系统的优势菌群,且系统中共检测24种脱氮型微生物和11种除磷型微生物。（5）曝气量5.77 m3/（h·m3）、间距10 mm、孔径0.27 mm和载体填充率为20-30%条件多相流动传质过程增加了功能微生物（Zoogloea、Acidovorax、Ottowia、Dechloromonas）丰度,并改善了功能基因（亚硝酸还原酶基因nirK/nirS、厌氧氨氧化基因AMX）的表达,促进了生物膜分泌较多的EPS,使得系统的CODcr、TN、NH4+-N和TP的处理效果达到最佳;与葡萄糖、乙酸钠和淀粉相比,丙酸钠通过改善系统微生物的组成及功能基因（nirS、nirK、AMX等）的表达,提高了系统的脱氮除磷效能。本研究成果从工程热物理学、环境工程学、微生物学等学科交叉的角度完善了 AFBBR系统中污水处理的机理,可为AFBBR系统设计及其推广应用提供技术与理论支撑。
郭伟[2]（2021）在《基于热扩散的气液两相流流量测量方法研究》文中进行了进一步梳理气液两相流广泛存在于石油、化工、动力、冶金等诸多工业领域,其流量的在线不分离测量具有重要的科学和工程意义。由于气液两相流固有的复杂性,两相流参数检测的难度很大,其流量的在线不分离测量一直是国内外未能得到很好解决的难题。尤其在石油工业中,开采过程中获得产物为油气水三元两相混合物,各分相流量和比例是监测油井运行状态和油气储集层动态特征的主要参数,准确计量这些参数对油田的综合开采与节能减排具有重要意义。针对这一问题,鉴于气相和液相与换热表面间换热能力的巨大差异,本文研究了换热过程中管壁温度对管内气液两相流的响应规律,并在此基础上提出一种新的基于热扩散的气液两相流测量方法:通过检测管壁与气液两相流热交换过程中管壁的温度响应反推管内流体的流动情况,并进一步计算出气相和液相的流量,实现气液两相流的实时在线、不分离、非接触式测量。通过采用合适的管径在垂直管内构造充分发展的气液两相弹状流,并在该流型下进行流量的测量。首先,研究了管壁在与不同流型下的气液两相流换热过程中的温度波动规律,以温度波动速度、强度、频率以及波动温差四个波动参数对温度波动特征进行表征,并获得了波动特征参数与流型间的关系;根据该关系首次提出基于温度信号分析的气液两相流流型的识别方法,通过联合四个波动参数,实验中流型识别的正确率可达95%。在弹状流流型状态下,通过研究温度曲线上升、下降与Taylor气泡、液塞间的一一对应关系,得到温度曲线的波动和各流动特征参数（Taylor气泡和液塞的速度、长度,液膜厚度,液塞中空隙率等）之间的关联式;其中,测量Taylor气泡和液塞的平均速度和长度的平均相对误差分别为2.28%、4.65%。最后,在流动特征参数的基础上,进一步建立流量计算模型计算气液两相流中气相、液相的体积流量,二者的平均相对误差分别为3.45%、5.51%。此外,对于液相为互不相容双组分的气液两相弹状流,由实验验证了漂移-通量模型、Taylor长度修正方程的适用性,并根据液相粘度对液膜的厚度进行了修正;气相、液相流量的平均相对误差分别为3.38%、4.19%,热扩散式测量方法在实验中流体物性的变化范围内的可行性进一步得到证明。
张梓舒[3]（2020）在《微通道中液体非牛顿特性对流动特性的影响》文中指出微尺度下的流动在微流控系统中至关重要,关系到微流控系统特定功能的实现。化工和生物医疗领域中所使涉及的大多是非牛顿流体和两相流,因此,本文针对微通道中液体非牛顿特性对气液两相流的流动特性的影响开展研究,论文的主要内容如下:1.对三种溶度的聚丙烯酰胺（PAM）溶液进行黏度特性评价,选用Ostwald-de wale幂律方程表征PAM溶液的流变特性。结合PAM溶液的黏度方程,对影响微通道中流体运动特性的无量纲参数进行修正,为理论分析提供依据。2.采用高速摄像系统对T型微通道内氮气/不同浓度PAM溶液的空泡生成过程进行实验研究,着重分析流速、气液流速比和无量纲参数对空泡动力学特性的影响。结果表明,在T型微通中观察到三种流型,即柱塞流、弹状流和弹-塞流;气液流速比增大,空泡的尺寸增大,空隙率增大;流速增大,空泡运动速度增大,空隙率增大;随着雷诺数、毛细管数以及韦伯数We的增加,空泡长度呈现幂律性下降趋势,据此建立了空泡长度的预测方程。3.对微通道中两相流运动的压降进行测量,分析流速、气液流速比和溶液浓度对压降的影响。研究发现,流速越大,系统压降变化稳定后的压降值也越大;PAM溶液浓度越大,系统压降变化稳定后的压降值也越大,随着流速的增大,浓度增长带来的差异也更加明显。利用分离流模型计算层流两相流摩擦压降,建立的压降模型计算的压降值略小于实验值。4.采用计算流体动力学对微通道内气液两相流的运动特性进行数值模拟。结果表明,流型与试验拍摄的流型相同,压力降略高于实验结果;流体速度最大发生在空泡生成前,与通道壁接触的氮气处,而氮气上方的聚丙烯酰胺溶液则处于整个系统中运动速度最低的部分。
常赫[4]（2020）在《不同流场环境下水平管内气水两相流动传热特性数值研究》文中提出气液两相流作为多相流热物理学的一个重要分支,与人民的生活及工业生产安全有着密切的关系。流体在流动过程中除受流体的固有性质,如物理性质及化学性质的影响外,与流场环境也有着密切联系。流体的物理性质是可控因素,其影响效果大多可控。与之相比,流场环境的改变对流体流动的影响往往与理论计算值有较为明显的偏差且难以控制。因此,为实现能源的高效利用,同时准确掌握复杂流动的特性参数,对不同流场环境下流体流动及传热特性进行深入探讨就显得尤为重要。本文基于数值模拟的方法,根据流场环境的分类,对几何结构流场、环境流场及热载流场下通道内气液两相流动与传热特性进行了较为系统与全面的探讨分析。1.几何结构流场。建立了蛇形微通道内气液两相流动的数学模型,分析了壁面性质及Y型汇流结构对流体流动及传热特性的影响。与常规尺度通道不同,微通道内流体流动受惯性力、粘性力及表面张力影响较大,意味着壁面性质及几何结构是其气液相界面分布情况改变的主要因素之一。当Y型夹角为60度时,气液两相压降和Po数最低。除此之外,通过添加源项,建立了滑移壁面边界条件下微通道内流体流动的数学模型,结果表明,疏水壁面可以诱导滑移现象的产生,同时减小压降、表面摩擦系数和流动阻力系数,从而利于传热,且高宽比较小的微通道内减阻效果较好。与此同时,针对蛇形微通道特殊的几何结构,对U型微通道内流体流动及传热情况进行了研究,分析了曲率对流体流动及换热的作用规律。研究结果表明,曲率的增加使得沿水平坐标方向的速度分布对称性增强,增大了流体流动阻力,截面速度分布趋势不受影响,但靠近内壁流体的流速及温度高于靠近外壁的流体。2.环境流场。依据环境流场影响效果,选取了常规尺度水平通道,通过添加自定义函数,建立了起伏振动工况下通道内气液两相流动及传热的数学模型。与稳态工况不同,振动引起的附加惯性力及流体自身的重力影响了气液相界面分布规律,且振动参数对低流速流体影响较大。与振动幅度相比,振动频率的改变对流体流动及传热特性影响更为显着。通过对稳态及不同振动参数下通道内流体摩擦压降、空隙率及流体温度变化规律进行探讨分析发现,与稳态工况下通道内流体流动情况相比,周期振动对流量和瞬时摩擦压降的影响更为明显。振动幅度主要影响液面波动高度,即截面含气率;而振动频率主要影响液面波动的激烈程度,但振动参数对流型定义没有明显影响。一定范围内,振动可以强化换热,温度峰值出现在通道从起伏运动的最高点向平衡位置移动的过程中。3.热载流场。以预测气液两相流摩擦压降及空隙率的经典模型及相关经验公式为基础,对本文所建立的不同振动参数下水平通道内流体流动的数值计算结果进行了对比分析。通过比较几种典型摩擦压降关联式发现,Muller模型的预测值与动态工况数值计算结果吻合较好;通过比较四种典型模型的含气率关联式得出,当振动参数较小时,漂移通量模型具有较好的预测效果;当振动参数较高时,基于流型建立的关联式模型更适用。与此同时,依据场协同分析理论,分析了热载流场对蛇形微通道及不同振动参数工况下水平通道内气液两相流传热的作用效果。研究结果表明,合理设计弯曲微通道的壁面性质和曲率等相关参数,有利于提高微通道内流体的传热性能;对于本文所采用的起伏振动工况,发现在一定振动频率范围内起伏振动是有效强化换热的手段,低Re数和强振动参数条件下,振动对流体流动换热的影响效果最为明显。
蔡迎来[5]（2020）在《带吸液芯的水平管内两相流型与流动阻力研究》文中研究表明为探究水平管内插吸液芯对管内蒸汽凝结汽液两相流流型以及压降等流动性能的影响,本文以空气和水为介质,针对普通水平光管和内插不同类型吸液芯的水平管内气液两相流动的流型及流动阻力进行了对比实验研究。本文设计并搭建了可视化水平管内流型观测与压降测量实验台,对去离子水和空气两相流体在水平管内的流动过程开展了实验研究。在管内去离子水折算流速Jl=0.017-0.88 m/s、管内空气折算流速Js=0.3-15 m/s的范围内,捕捉到光滑分层流、波状分层流和环状流三种典型流型。以气相折算流速为横坐标、液相折算流速为纵坐标绘制了光管流型分区图,结果与Mandhane流型分区图基本吻合。本文对流型之间的演变转换过程进行了系统的描述,绘制了不同流型压降随时间以及气相折算流速和液相折算流速变化的规律,分析了流型与压降之间的关系。在内径为27mm的玻璃管内,对光管以及管内插不同截面形状、不同直径、不同目数和孔隙率、不同布置方式、不同开口角度、不同材质的多种类型吸液芯进行了两相流型与压降特性实验。揭示了吸液芯对气液两相流的作用机理,描述了吸液芯对气液两相流型的调控过程。结果表明:采用增大液相折算流速、减小气相折算流速、增加圆形丝网吸液芯直径、丝网吸液芯在管内悬空2mm布置、黄铜材质丝网代替不锈钢丝网、V形截面丝网吸液芯代替圆形截面丝网吸液芯等方式,液相分流比均会得到不同程度的提高;丝网的目数和孔隙率同时影响着丝网吸液芯的毛细力和渗透率,二者共同影响液相分流比;开口角度为90°的V形丝网吸液芯的液相分流比大于开口角度为120°和60°的丝网吸液芯;Js=0.3-5 m/s,Jl=0.087-0.262 m/s工况范围内,管内流动压降由气相流体主导,增大气相折算流速,管内压降呈非线性增长,增大液相折算流速,管内压降变化并不明显;丝网吸液芯直径越小、目数越小、孔隙率越大、V形丝网吸液芯开口角度越大、用V形截面丝网吸液芯代替圆形截面丝网吸液芯,管内压降越小;吸液芯材质未发现对压降产生显着影响。
郑玲[6]（2020）在《重力对管内流动沸腾不稳定性影响的研究》文中研究表明目前国内外关于非常重力环境下,尤其是过载环境下的管内流动沸腾不稳定性研究成果较少。针对高机动战机及航空航天领域应用需求,本文对不同重力条件下管内流动沸腾不稳定性进行了实验与仿真研究。本文成功搭建了重力对管内流动沸腾不稳定性影响的实验系统,包括过载模拟平台、流体循环系统、实验段、数据采集系统。实验的工质为R134a,实验段为内径2.01 mm,长20.03 cm的紫铜圆管。实验中,重力范围为1.00 g-3.16 g;热流密度为79.2 k W/m2和118.8 k W/m2;饱和压力为0.65 MPa和0.7 MPa;实验段入口过冷度范围为10-13℃,质量流速范围为250-3900kg/m2s。在重力为1.00 g-3.16 g范围内,进行了管内流动沸腾不稳定性的实验研究。得到了不同实验参数下的流动特性曲线。分析了实验段饱和压力、热流密度和入口过冷度对流动特性曲线的影响。饱和压力减小,或是热流密度增大,曲线整体上移且负斜率段处对应的流量更大;入口过冷度减小,曲线上移且负斜率段右移,大热流密度下更明显。其他条件不变时,重力增加,流动特性曲线斜率增加,负斜率段向流量、压降更大处偏移。另外重力增加会抑制饱和压力的影响。获得了不同重力下的压降振荡与密度波振荡现象。重力增加,压降振荡频率增加,发生在流量与压降更大的位置;而密度波振荡频率减小。对不同重力下管内流动沸腾不稳定性进行了仿真研究。基于数学模型,利用Matlab/Simulink构造了仿真系统,计算得到了大量仿真结果。结果符合理论与实验规律。另外,发现在特殊条件下,重力的突然增大可能导致系统由稳定转变为不稳定。
陈琳[7]（2019）在《发动机水套内沸腾传热过程及缸盖应力分析》文中研究说明近年来,车载重型发动机受市场和环境的压力冲击,其升功率的越来越高,排放要求越来越严格,再加上高涡轮增压、超高压喷油和精密智能控制等先进技术在发动机上的广泛应用,导致发动机缸盖等关键零部件的热负荷越来越高以至造成开裂破坏。过冷沸腾换热由于其具有较高的换热效率被逐步应用于高功率发动机的冷却系统。与传统的发动机冷却相比过冷沸腾流动换热能够促进缸盖温度的均匀分布,降低缸盖的热应力,提高组件使用耐久性,防止组件故障。然而过冷沸腾换热在发动机冷却系统中的发展尚不成熟,如果对沸腾控制不好极易形成过度沸腾甚至膜态沸腾,反而对关键零部件造成损坏。为了弄清过冷沸腾流动在发动机中的换热特性,以有效地利用并控制发动机缸盖中的过冷沸腾流动换热过程,亟需在简单通道中通过试验和仿真计算的手段探索过冷沸腾的换热特性,再逐步过渡到在实际发动机中探索过冷沸腾流动换热特性及其对发动机气缸盖温度场及应力场分布的影响。设计矩形截面底侧加热的沸腾试验平台,模拟发动机缸盖关键部位的冷却通道。通过调控通道结构尺寸、冷却系统压力、底侧加热功率和冷却介质种类、流动速度及温度来模拟发动机冷却参数及运行工况变化。使用热电偶测量加热块的温度,着重探讨以上参数变化对加热块表面温度、壁面换热热流及流动沸腾换热特性影响。并依据试验数据对叠加Chen模型进行修正和验证。等比例制作柴油机的透明模型,使用高速摄影机对缸盖关键部位的流动特征进行拍摄,使用MATLAB编程对拍摄图像进行图像数字处理以获得缸盖鼻梁区等关键部位的流场分布。使用Fluent软件计算缸盖冷却通道内的流场分布,将计算得到的特征位置的速度值与试验测量值进行对比分析。并以实际发动机的水腔壁面粗糙度及相应的运行工况条件做边界将该计算模型用于实际发动机冷却水腔内的流场计算,为缸盖的温度场及应力场的仿真计算提供理论依据。将发动机试验台进行相关改造,以实现对发动机缸盖的温度测量及对缸盖冷却通道内的流动沸腾可视化。在距离缸盖火力面3mm和8mm的位置加工安装热电偶,测量缸盖鼻梁区及喷油嘴附近的温度。并使用高速相机通过内窥镜对水腔内的沸腾现象进行拍摄,并将拍摄图像进行数字图像处理以获得拍摄范围内的平均空隙率。在发动机不同的运行工况下研究冷却水温度、流量和冷却循环系统压力变化对缸盖温度分布及平均空隙率的影响。以发动机一维工作过程仿真和试验测量值为依托,将发动机缸盖和冷却水腔内流体进行固液直接耦合,将缸内燃烧循环与缸盖固液区域进行顺序耦合,建立发动机缸盖气-固-液三相耦合仿真模型。分别将单相流对流换热模型、单相流沸腾换热模型和两相流沸腾换热模型嵌入缸盖与水腔的流固耦合计算,并将计算得到温度值与试验测量值进行对比以寻找发动机冷却水腔中准确的换热模型。采用寻找到的较为准确的流动换热模型计算缸盖温度场分布,基于计算结果使用Abaqus对缸盖进行应力分析找出缸盖中应力最大的部位及缸盖的应力分布。并进一步探讨了冷却水温度、冷却系统压力和冷却水流动速度三个冷却参数的变化对缸盖应力分布的影响,寻找最为可靠的方式利用并控制缸盖中的过冷沸腾过程以有效改善缸盖的应力分布。
屈俊波[8]（2019）在《井底恒压法控压钻井波动压力计算与气侵控制研究》文中研究说明随着社会经济的不断发展,目前易开采地区的油气产量已不能满足人们对油气资源越来越大的需求。而在加大对油气勘探开发力度的过程中,深部、复杂地区的钻井作业日益增多,在勘探开发这些深部、复杂地层时,常常面临“安全压力窗口”狭窄的难题,导致非生产作业时间显着增加,极易发生井涌、漏失失返并引起严重的井喷事故。井底恒压法控压钻井作为一种较先进的钻井技术,能有效解决“窄安全压力窗口”的难题,气侵的预防和气侵的控制是控压钻井的核心问题。起下钻过程产生的波动压力已经成为导致井筒气侵的的一大重要因素,建立精确的起下钻波动压力预测模型,为“窄安全压力窗口”地层的最大的安全起下钻速度确定提供科学依据,这对积极预防溢流,最大程度降低溢流发生的概率都具有重要意义。精确的井筒水力学模型和压力计算是实现井筒压力精确控制的前提,是实现安全高效钻进的核心科学问题。控压钻井井筒压力控制的重点和难点主要集中在起下钻过程稳态和瞬态波动压力的准确计算,气侵之后井筒参数演变规律,以及井口回压的精细控制等方面,为此,本文针对这些问题展开详细研究。首先,本文以同心环空流体微元为研究对象,建立了动量方程,根据赫巴流体本构关系和流量相等关系,求解得到了环空流速分布和稳态波动压力梯度表达式。针对各种环空内外径比和偏心度,提出了一种以有限体积法为基础的偏心环空稳态波动压力预测模型,采用双极坐标系,将偏心环空不规则计算域共形映射到规则的矩形计算域,有效地克服了窄槽近似模型必须在内外径比率大于0.4才适用的缺陷,前人试验数据验证了模型的准确性。分析了影响环空速度和稳态波动压力的大小的各种因素,得出了结论:稳态波动压力随着钻具运动速度、环空内外径比率的增加而增大,与钻井液的屈服值和稠度系数成近似线性关系,与流性指数成指数关系。偏心度影响环空流量和速度分布的均匀性,较大偏心度可能出现滞留区域。以瞬变流方程为基础,考虑了附加动态摩阻项的影响,建立了新的瞬态波动压力预测模型方程,并采用Roe算法对方程组进行了求解。利用前人的现场测量数据,对预测模型进行了验证。分析了井筒几何参数、钻井液流变参数、钻具运动参数对瞬态波动压力峰值的影响规律,得出了结论:钻井液密度、井筒综合弹性模量、钻具运动的加速度的对瞬态波动压力的影响较小,钻具运动速度对瞬态波动压力的影响较大。偏心度对瞬态波动压力的影响程度小于稳态波动压力。基于环空微元体的连续性方程和动量方程,建立了气侵井筒多相流动方程,推导得到双流体模型方程和漂移流模型方程,比较了两种模型的差异,指出了各种的适用范围。基于双流体模型,考虑了虚拟质量力的影响,得到了压力波在气液两相流中的传播速度方程,得出了结论:压力波波速随钻井液密度,含气率及虚拟质量力系数的增加都呈现出减小的趋势,先急剧减小,后变化极其缓慢。基于漂移流模型,采用了有限体积法和Roe算法构建数值通量,按照Roe平均化法则求得了系数矩阵的线性化近似雅可比矩阵,得到了漂移流模型的Roe数值算法迭代格式。Roe算法由于没有迭代逼近运算,所有离散项运算均为普通线性方程,即使较大时间步和空间步也能很好满足守恒性,计算精度高,稳定性强,可有效避免迭代过程可能出现的发散现象。以实例井为基础,模拟了从气侵发生到气体顶部刚上升到井口整个过程,分析了不同初始井口回压对井筒参数的影响,得出了初始井口回压越小,井筒气侵程度越严重的结论。将井底恒压法控压钻井的井筒气侵过程分为气侵检测阶段和气侵控制阶段,分析了在气侵检测阶段初始井口回压、气层渗透率、气层孔隙度、气层压力、机械钻速对井筒参数的影响规律,得出气层孔隙度的影响较小,其它参数影响较大的结论。分析了井底恒压法控压钻井针对气侵的四种不同的井控方案,增大井口回压,能迅速停止气侵,能保持井底恒压,返出钻井液流量和出口气体流量都较小,所受的限制因素少,适用性较强。增大泥浆泵排量,不能维持井底恒压,只能处理非常轻微程度的气侵,在循环排气过程中容易发生二次气侵,延长了井控时间,增加了井控复杂性。增大泥浆泵排量的同时也增大井口回压,能维持井底恒压,但出口的气体流量大,应考虑气液分离器的处理能力。关井后再开泵循环方案,井筒进气多,井控时间长,出口的气体流量大,必须考虑气液分离器的处理能力。节流阀是井口回压的压力来源,井口回压是钻井液通过节流阀时在阀门前后两端的形成的压力差。找出了钻井液通过楔形节流阀的最小过流面积所在位置,并计算了最小面积,推导得了到阀芯行程与阀门两端节流压降的关系式。控压钻井楔形节流阀的有效调节区间约为0.49,在此区间,阀门关度与节流压降函数呈现指数关系,压降调节范围0.2914.71MPa。
唐勇[9]（2019）在《页岩气井筒流动—水平井产能耦合模型研究》文中研究说明页岩气作为新兴非常规能源的代表,具有储量大、生产周期长、环保等特点,对保障我国的能源安全具有重要意义。但由于页岩气藏地质特征复杂,使得页岩气藏经济开发较为困难,而水平井作为开采页岩气藏的有效手段之一,对其产能的研究也逐渐成为热点论题。本文在充分调研相关文献的基础上,根据页岩气藏渗流机理,对低渗气藏水平井产能、页岩气藏压裂水平井产能进行了研究,通过将井筒管流模型与水平井产能模型耦合起来,建立了页岩气井筒流动-水平井产能耦合模型,最后对产能模型进行了实例验证和敏感性分析。本文取得了以下主要研究成果:（1）基于保角变换原理,结合低渗气藏主要渗流特征,建立了低渗气藏单相、两相流水平井产能模型,通过对产能模型进行敏感性分析,结果表明:启动压力梯度、应力敏感系数以及储层各向异性系数的增大会引起单相流水平井产量减小,并且三者对气井产量的影响都较为明显;两相流水平井产量随水气体积比的增加而降低,并且水气体积比对气井产量的影响较大。（2）根据经典单相、两相管流模型,对实际页岩气藏的井底流压和水平井筒内的压力分布进行了计算和敏感性分析,结果表明:在计算单相流气井井底流压时平均系数法具有较高的精确度,天然气相对密度对井底流压的影响大于井壁粗糙度对井底流压的影响;在计算气水两相流气井井底流压时,M-B模型的稳定性和精确度高于B-B模型,B-B模型易受到气井日产水量的影响,因此在计算垂直段井筒内压力分布时应选用M-B模型;（3）气井水平段内从趾端到跟端的过程中沿程压力降不断增大;井壁粗糙度的变化对井筒内压力分布情况影响较小;适当增大井径能够有效减少井筒内沿程压力损失,提高气井产量;当水平段内为气水两相流时,改变水气体积比对井筒内压力的分布有较大影响;（4）基于保角变换原理和势的叠加原理,根据页岩气藏压裂水平井的渗流特征和井筒管流模型,建立了页岩气井筒流动-水平井产能耦合模型,通过对产能模型进行实例验证和敏感性分析结果表明:对于页岩气藏压裂水平井单相产能耦合模型而言,在计算某一气井产量时,误差为6.59%,裂缝长度、裂缝导流能力、基质内外页岩气浓度差的增加使单相压裂水平井产量升高;而对于页岩气藏压裂水平井两相产能耦合模型来说,在计算某一气井产量时,误差为5.28%,气井产量随水气体积比、应力敏感系数的增大而减小,随裂缝条数的增加而提高,其中两相启动压力梯度对产量的影响很小,可忽略其对气井产量的影响。
高昀涵[10]（2019）在《欠平衡钻井井筒气液两相流的脱气分析》文中研究指明欠平衡钻井在提高机械钻速、保护油气储层等方面具有重要作用。在欠平衡钻井施工中钻遇油层时,地层原油侵入井筒并在井筒环空中从井底流向井口,随着压力、温度不断降低溶解气不断析出从而导致井筒内形成非平衡气液两相流,这种特殊的井筒流动的精确计算对于欠平衡钻井施工的井底压力预测、流动参数控制、井筒携岩、井口控制具有重要作用。本文在综合调研国内外文献的基础上,对井筒中油、气的物性参数,井筒中气、液两相流流动进行研究,对非平衡流动中井筒的气体溶解度进行修正,采用Mathcad结合施工案例进行气液两相流的脱气计算。本文研究取得的主要成果如下:（1）基于热力学非平衡脱气过程分析,在气液两相流理论中引入了 H-K模型,对非平衡流动的流型特征进行了区分,并引入了非平衡的脱气速度等物理量来描述井筒中气液两相流的具体特征。（2）优选了井筒内气体溶解度、脱气速度、泡点压力和气体压缩因子等物性参数的计算方法;对于脱气速度用微分法和平衡常数法;对于泡点压力的计算给出了实验法、经验公式法以及图版法;对于气体压缩因子建立了低压、中压、高压三种不同压力等级的压缩因子计算方法,并明确了各自算法的适应性。（3）探究了非平衡性气液两相流对气体溶解度、泡点压力以及脱气速度的影响,根据非平衡体系特征建立了热力学非平衡气液两相流气体溶解度模型,通过模型分析了非平衡气液两相流中的含饱和气原油的脱气规律。（4）对含饱和气原油在平衡和非平衡条件下的脱气过程进行了室内模拟实验,通过降压泵对反应釜中的混合体系进行降压脱气,通过调节降压泵的工作状态来实施非平衡脱气和平衡脱气的不同过程。通过实验确定了非平衡气液两相流气体溶解度计算关系式,对不同工况条件下非平衡脱气过程和平衡性脱气过程做出了差异性分析。（5）基于X井的井身结构及钻井参数,采用Mathcad编程和数值模拟得出不同地温梯度、不同井口回压、不同钻井液密度、不同钻井液排量在非平衡条件与平衡条件下的井筒流动特征参数,如:井筒压力分布、当量密度、气相速度、流态转变规律等。本研究所建立的理论和模型能够较精确的描述欠平衡钻井钻遇油层后,地层原油沿井筒环空上返的流态变化情况和脱气规律,对现场井控有重要的指导意义。
二、圆管中气液两相流动空隙率数学模型（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、圆管中气液两相流动空隙率数学模型（论文提纲范文）
（1）好氧流化床生物膜反应器中多相流动传质与污水处理机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 好氧流化床生物膜反应器应用及发展趋势 |
| 1.2.1 流化床生物膜反应器概述 |
| 1.2.2 AFBBR设计及运行的参数 |
| 1.2.3 AFBBR应用现状与存在问题 |
| 1.3 国内外研究进展 |
| 1.3.1 气液固三相流动特性数值模拟研究进展 |
| 1.3.2 多相流动过程中氧传质机制研究进展 |
| 1.3.3 流动传质与污水处理机制研究进展 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 技术路线 |
| 2 材料与方法 |
| 2.1 AFBBR反应装置 |
| 2.1.1 AFBBR系统装置简介 |
| 2.1.2 悬浮填料 |
| 2.2 接种污泥与模拟污水 |
| 2.2.1 接种污泥 |
| 2.2.2 实验用水 |
| 2.3 反应器启动与常规指标分析方法 |
| 2.3.1 反应器启动方法 |
| 2.3.2 常规指标分析方法 |
| 2.4 氧传质特性分析方法 |
| 2.4.1 清水曝气充氧性能分析方法 |
| 2.4.2 OTR分析方法 |
| 2.4.3 生物膜微观氧浓度与动力学分析 |
| 2.5 生物膜参数分析方法 |
| 2.5.1 生物量测定与计算 |
| 2.5.2 SEM分析 |
| 2.5.3 EPS提取与测定分析 |
| 2.5.4 荧光光谱分析 |
| 2.5.5 红外光谱FTIR分析 |
| 2.6 生物膜微生物群落与功能型基因分析方法 |
| 2.6.1 生物膜样品前处理 |
| 2.6.2 DNA提取与目标片段扩增 |
| 2.6.3 高通量测序 |
| 2.6.4 qPCR分析 |
| 2.7 统计学分析方法 |
| 3 气液固三相流动耦合模型构建及流动特性模拟研究 |
| 3.1 模型理论基础 |
| 3.1.1 多相流模型理论 |
| 3.1.2 湍流模型理论 |
| 3.1.3 PBM模型理论 |
| 3.1.4 相间作用力模型理论 |
| 3.2 三相流动耦合模型构建与验证 |
| 3.2.1 物理模型构建与边界条件设置 |
| 3.2.2 Euler-Euler-Euler-PBM耦合模型构建 |
| 3.2.3 模型的适应性评价 |
| 3.2.4 模拟参数条件设置 |
| 3.3 气液固三相流动特性模拟分析 |
| 3.3.1 曝气量对气液固三相流动影响分析 |
| 3.3.2 曝气孔间距对气液固三相流动影响分析 |
| 3.3.3 曝气孔径对气液固三相流动影响分析 |
| 3.3.4 载体填充率对气液固三相流动影响分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 气液固三相流动对相间氧传质特性影响研究 |
| 4.1 清水曝气充氧性能研究 |
| 4.1.1 曝气量对充氧性能影响分析 |
| 4.1.2 曝气孔间距对充氧性能影响分析 |
| 4.1.3 曝气孔径对充氧性能影响分析 |
| 4.1.4 载体填充比率对充氧性能影响分析 |
| 4.2 污水处理过程中氧传质机制研究 |
| 4.2.1 曝气方式对污水中氧传质性能的影响 |
| 4.2.2 碳源对污水中氧传质性能的影响 |
| 4.2.3 填充率对污水中氧传质性能的影响 |
| 4.3 生物膜微观氧扩散动力学分析 |
| 4.3.1 生物膜微观氧转移规律分析 |
| 4.3.2 曝气方式对生物膜微观氧扩散动力学的影响 |
| 4.3.3 碳源对生物膜微观氧扩散动力学的影响 |
| 4.3.4 载体填充率对生物膜微观氧扩散动力学的影响 |
| 4.4 多相流动特性与氧传质效能响应关系分析 |
| 4.4.1 曝气方式及载体填充率与氧传质效能响应关系分析 |
| 4.4.2 碳源与氧传质效能响应关系分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于流动传质的污水处理效能优化及作用机制研究 |
| 5.1 AFBBR系统污水处理效能优化研究 |
| 5.1.1 有机物处理效果分析 |
| 5.1.2 氮处理效果及机制分析 |
| 5.1.3 磷处理效果分析 |
| 5.1.4 多相流动传质与污水处理效能响应关系分析 |
| 5.2 碳氮比对污水处理机制影响研究 |
| 5.2.1 C:N对污水处理效果的影响 |
| 5.2.2 C:N对沿程污染物浓度分布的影响 |
| 5.2.3 C:N、氧传质效能与污水处理效能响应关系分析 |
| 5.3 碳源类型对污水处理机制影响研究 |
| 5.3.1 碳源类型对污水处理效果的影响 |
| 5.3.2 碳源类型对沿程污染物浓度分布的影响 |
| 5.3.3 碳源类型、氧传质效能与污水处理效能响应关系分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 多相流动传质与生物膜特性响应机制研究 |
| 6.1 生物膜表观特性及官能团组成分析 |
| 6.1.1 生物膜表观特性 |
| 6.1.2 基于FTIR技术的生物膜官能团组成分析 |
| 6.2 流动传质对EPS组成及分布的影响 |
| 6.2.1 EPS含量分布规律 |
| 6.2.2 EPS荧光组分确定与分析 |
| 6.2.3 基于FTIR技术的EPS化学组成分析 |
| 6.3 流动传质对微生物组成及功能基因表达的影响 |
| 6.3.1 微生物群落多样性分析 |
| 6.3.2 微生物群落组成分析 |
| 6.3.3 功能微生物及q PCR功能基因分布特性 |
| 6.4 多相流动传质、污水处理效能与微生物群落响应关系分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与建议 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望与建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（2）基于热扩散的气液两相流流量测量方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 气液两相流流量计算的相关参数及研究方法 |
| 2.1.1 气液两相流流量计算的相关参数 |
| 2.1.2 气液两相流的分析方法与研究模型 |
| 2.2 气液两相流流型识别方法的研究现状 |
| 2.2.1 基于流型图和流型转变准则的流型识别方法 |
| 2.2.2 采用直接测量的流型识别方法 |
| 2.2.3 采用间接测量的流型识别方法 |
| 2.3 气液两相流流量测量方法的研究现状 |
| 2.3.1 气液两相流流量的测量方法 |
| 2.3.2 气液两相流检测技术存在的问题和发展趋势 |
| 2.3.3 实际采油工程中对多相流计的需求 |
| 2.4 气液两相流中的弹状流研究现状 |
| 2.4.1 弹状流的基本特点 |
| 2.4.2 弹状流的形成机理 |
| 2.4.3 弹状流的研究进展 |
| 2.5 本文技术方案及研究内容 |
| 2.5.1 本文技术路线 |
| 2.5.2 本文研究内容 |
| 3 热扩散式测量(TDM)方法 |
| 3.1 TDM方法的可行性分析 |
| 3.2 TDM方法的测量原理 |
| 3.3 TDM装置的结构设计 |
| 3.4 TDM温度信号的采集和滤波处理 |
| 3.4.1 温度信号的采集 |
| 3.4.2 温度数据的滤波处理 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 气液两相流流型识别的实验研究 |
| 4.1 实验平台设计 |
| 4.2 实验方案设计 |
| 4.3 实验参数的不确定度分析 |
| 4.4 管壁对不同流型下气液两相流的热扩散响应规律 |
| 4.4.1 温度信号分析 |
| 4.4.2 温度波动参数 |
| 4.4.3 波动参数变化规律 |
| 4.5 流型识别方法研究 |
| 4.6 流型识别实验结果 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 气液两相弹状流流动特征参数测量的实验研究 |
| 5.1 实验方案和步骤 |
| 5.2 气液弹状流下的热扩散响应规律 |
| 5.3 弹状流流动特征参数的确定方法 |
| 5.3.1 Taylor气泡速度与温度曲线波动的关系 |
| 5.3.2 液塞速度的确定方法 |
| 5.3.3 Taylor气泡和液塞的长度与温度曲线波动的关系 |
| 5.3.4 Taylor气泡和液塞的频率与温度曲线波动的关系 |
| 5.3.5 液膜厚度的确定方法 |
| 5.3.6 液塞空隙率的确定方法 |
| 5.4 弹状流流动特征参数测量的实验结果 |
| 5.4.1 Taylor气泡和液塞的速度 |
| 5.4.2 Taylor气泡和液塞的长度 |
| 5.4.3 Taylor气泡和液塞的频率 |
| 5.4.4 液塞空隙率与温度曲线下降斜率的关系 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 气液两相流流量计量的模型建立及实验研究 |
| 6.1 基于段塞单元统计的流量计算模型及方法 |
| 6.2 流量计算模型的正确性验证 |
| 6.3 气液两相流的流量计算结果 |
| 6.4 气液两相流的流量测量的误差分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 液相为互不相容双组分的气液两相流的实验研究 |
| 7.1 实验方案和步骤 |
| 7.2 混合液体物性参数的分析 |
| 7.3 弹状流流动特征参数测量方法的适用性分析 |
| 7.3.1 漂移-通量模型 |
| 7.3.2 经验关联式 |
| 7.4 气液两相的流量计量 |
| 7.5 应用范围探讨 |
| 7.6 本章小结 |
| 8 结论 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 今后研究的建议 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）微通道中液体非牛顿特性对流动特性的影响（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 非牛顿流体的流变学特性 |
| 1.2.1 流体分类 |
| 1.2.2 非牛顿流体的基本性质 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 两相流流型 |
| 1.3.2 空泡的形成和空泡长度 |
| 1.3.3 空隙率 |
| 1.3.4 压力降 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 2 微通道中氮气-聚丙烯酰胺溶液的流动参数研究 |
| 2.1 聚丙烯酰胺溶液黏度的计算 |
| 2.2 无量纲参数 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 微通道中氮气-聚丙烯酰胺溶液两相流的运动特性研究 |
| 3.1 实验装置和流程 |
| 3.1.1 实验装置 |
| 3.1.2 实验步骤及参数 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 微通道中两相流流型 |
| 3.2.2 微通道中空泡尺寸的计算 |
| 3.2.3 微通道中空泡运动速度的计算 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 微通道中氮气-聚丙烯酰胺溶液的压降特性研究 |
| 4.1 实验装置及流程 |
| 4.1.1 实验装置 |
| 4.1.2 实验步骤 |
| 4.2 不同参数对压降的影响 |
| 4.2.1 流速对压降的影响 |
| 4.2.2 气液流速比对压降的影响 |
| 4.2.3 液体浓度对压降的影响 |
| 4.3 压降模型的建立 |
| 4.3.1 空隙率 |
| 4.3.2 微通道压降计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 气液两相流运动特性的模拟分析 |
| 5.1 模拟参数设置 |
| 5.1.1 T型微通道网格划分 |
| 5.1.2 模拟参数设置 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 微通道内两相流流型的数值模拟 |
| 5.2.2 微通道两相流压力的数值模拟 |
| 5.2.3 微通道两相流速度场的数值模拟 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
（4）不同流场环境下水平管内气水两相流动传热特性数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 流场环境影响研究现状 |
| 1.2.1 通道尺度划分 |
| 1.2.2 几何结构流场的影响研究 |
| 1.2.3 动态环境流场的影响研究 |
| 1.2.4 热载环境流场的影响研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 气液两相流动的数值计算 |
| 2.1 软件简介 |
| 2.2 气液两相流基本理论 |
| 2.2.1 主要参数 |
| 2.2.2 相间作用力 |
| 2.3 基本控制方程 |
| 2.3.1 CLSVOF模型 |
| 2.3.2 模型控制方程 |
| 2.3.3 湍流模型控制方程 |
| 2.4 气液两相流数值模拟过程 |
| 2.4.1 计算域及网格划分 |
| 2.4.2 方程的求解与离散 |
| 2.4.3 压力速度耦合算法 |
| 2.4.4 边界条件 |
| 2.4.5 初始条件 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 蛇形微通道内气液两相流动的数值计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 物理模型 |
| 3.3 数值模拟 |
| 3.3.1 壁面性质 |
| 3.3.2 滑移壁面 |
| 3.3.3 网格无关性验证 |
| 3.3.4 数据处理 |
| 3.3.5 对比验证 |
| 3.4 气泡长度影响因素 |
| 3.5 壁面性质对传热特性的影响 |
| 3.6 滑移壁面通道流体流动特性的研究 |
| 3.6.1 滑移效应对压降的影响 |
| 3.6.2 壁面性质对滑移效应的影响 |
| 3.6.3 滑移效应对传热特性的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 U型微通道内气液两相流动数值模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 物理模型 |
| 4.3 数值模拟 |
| 4.3.1 数据处理 |
| 4.3.2 对比验证 |
| 4.4 曲率对流动特性的影响 |
| 4.4.1 曲率对压降的影响 |
| 4.4.2 曲率对速度分布的影响 |
| 4.4.3 曲率对传热特性的影响 |
| 4.5 壁面性质对流动特性的影响 |
| 4.5.1 滑移壁面对速度分布的影响 |
| 4.5.2 壁面性质对Po数的影响 |
| 4.5.3 滑移壁面对U型微通道的影响 |
| 4.6 场协同性分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 起伏振动通道内气液两相流动特性数值模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 物理模型 |
| 5.3 数值模拟 |
| 5.3.1 控制方程 |
| 5.3.2 湍流模型 |
| 5.3.3 网格无关性验证 |
| 5.3.4 对比验证 |
| 5.4 起伏振动对流型图的影响 |
| 5.4.1 起伏振动对流型的影响 |
| 5.4.2 起伏振动对流型图的影响 |
| 5.4.3 起伏振动对流型转换界限的影响 |
| 5.5 起伏振动对摩擦压降的影响 |
| 5.5.1 起伏振动对平均摩擦压降的影响 |
| 5.5.2 起伏振动对瞬时摩擦压降的影响 |
| 5.5.3 起伏振动对压降波动的影响 |
| 5.6 起伏振动对空隙率的影响 |
| 5.6.1 起伏振动对瞬时空隙率的影响 |
| 5.6.2 起伏振动对平均空隙率的影响 |
| 5.6.3 经验公式对比 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 起伏振动通道内气液两相传热特性数值模拟 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 数值方法验证 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 振动对温度波动的影响 |
| 6.3.2 振动对Nu的影响 |
| 6.3.3 场协同性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）带吸液芯的水平管内两相流型与流动阻力研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 水平管内气液两相流动与凝结传热研究现状 |
| 1.2.1 水平管内气液两相流型研究现状 |
| 1.2.2 水平管内气液两相空隙率研究现状 |
| 1.2.3 水平管内气液两相流动压降研究现状 |
| 1.2.4 水平管内气液两相流动传热研究现状 |
| 1.3 管内强化传热技术研究现状 |
| 1.3.1 传统被动无源强化传热技术研究现状 |
| 1.3.2 新型内插物强化传热技术研究现状 |
| 1.4 本文研究思路、内容及方法 |
| 2 实验系统建设及实验流程 |
| 2.1 实验系统与实验方法 |
| 2.2 实验数据处理与误差分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 水平光管内气液两相流型与压降特性 |
| 3.1 实验工况及流型分区图 |
| 3.2 水平光管内流型 |
| 3.3 水平光管内气液两相压降特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 水平管内插吸液芯气液两相流型特性 |
| 4.1 吸液芯对气液两相流作用机理及调控过程 |
| 4.2 水平管内插圆形吸液芯气液两相流型特性 |
| 4.2.1 圆形吸液芯直径对水平管内气液两相流型特性的影响 |
| 4.2.2 圆形吸液芯目数和孔隙率对水平管内气液两相流型特性的影响 |
| 4.2.3 圆形吸液芯布置方式对水平管内气液两相流型特性的影响 |
| 4.3 水平管内插V形吸液芯气液两相流型特性 |
| 4.3.1 V形吸液芯开口角度对水平管内气液两相流型特性的影响 |
| 4.3.2 V形吸液芯材质对水平管内气液两相流型特性的影响 |
| 4.4 吸液芯截面形状对水平管气液两相流型特性的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 水平管内插吸液芯气液两相压降特性 |
| 5.1 水平管内插圆形吸液芯气液两相压降特性 |
| 5.1.1 圆形吸液芯直径对水平管内气液两相压降特性的影响 |
| 5.1.2 圆形吸液芯目数和空隙率对水平管内气液两相压降特性的影响 |
| 5.2 水平管内插V形吸液芯气液两相压降特性 |
| 5.2.1 V形吸液芯开口角度对水平管内气液两相压降特性的影响 |
| 5.2.2 V形吸液芯材质对水平管内气液两相压降特性的影响 |
| 5.3 吸液芯截面形状对水平管气液两相压降特性的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（6）重力对管内流动沸腾不稳定性影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 两相流不稳定性机理 |
| 1.2.1 流动特性的不稳定性 |
| 1.2.2 不稳定的典型形式 |
| 1.3 常重力下管内流动沸腾不稳定性研究现状 |
| 1.3.1 常重力下流动沸腾不稳定性的实验研究 |
| 1.3.2 常重力下流动沸腾不稳定性的理论研究 |
| 1.4 非常重力下管内流动沸腾研究现状 |
| 1.4.1 微重力下管内流动沸腾研究现状 |
| 1.4.2 过载下管内流动沸腾研究现状 |
| 1.5 本文主要工作 |
| 第二章 过载下管内流动沸腾不稳定性实验系统 |
| 2.1 实验装置 |
| 2.1.1 过载模拟平台 |
| 2.1.2 流体循环系统及相关设备 |
| 2.1.3 实验段 |
| 2.1.4 数据采集系统及相关设备 |
| 2.2 实验系统的搭建与调试 |
| 2.2.1 实验台的搭建 |
| 2.2.2 实验系统的调试 |
| 2.3 实验步骤 |
| 2.4 数据处理 |
| 2.4.1 过载加速度 |
| 2.4.2 实验段入口压力和出口干度 |
| 2.4.3 质量流速 |
| 2.5 不确定度分析 |
| 2.6 可靠性验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 重力对管内流动沸腾不稳定性影响的实验结果与分析 |
| 3.1 常重力下的流动特性曲线 |
| 3.1.1 常重力下饱和压力的影响 |
| 3.1.2 常重力下热流密度的影响 |
| 3.1.3 常重力下实验段入口过冷度的影响 |
| 3.2 常重力下的不稳定现象 |
| 3.2.1 常重力下的压降振荡 |
| 3.2.2 常重力下的密度波振荡 |
| 3.3 过载环境下的流动特性曲线 |
| 3.3.1 过载环境下饱和压力的影响 |
| 3.3.2 过载环境下热流密度的影响 |
| 3.3.3 过载环境下实验段入口过冷度的影响 |
| 3.4 过载下的不稳定现象 |
| 3.4.1 过载环境下的压降振荡 |
| 3.4.2 过载环境下的密度波振荡 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 重力对管内流动沸腾不稳定性影响的仿真研究 |
| 4.1 压降振荡数学模型 |
| 4.1.1 加热段稳态压降的计算 |
| 4.1.2 压降振荡的计算 |
| 4.2 压降振荡仿真计算结果 |
| 4.2.1 常重力下的仿真结果 |
| 4.2.2 过载下的仿真结果 |
| 4.3 重力随时间变化的仿真研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文工作总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（7）发动机水套内沸腾传热过程及缸盖应力分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 过冷沸腾流动的研究现状 |
| 1.3 过冷沸腾流动在发动机中应用的研究现状 |
| 1.4 主要研究内容及技术路线 |
| 2 发动机缸盖冷却通道内沸腾传热特性模拟试验平台 |
| 2.1 试验装置 |
| 2.2 试验方法及运行工况 |
| 2.3 试验参数测量处理及误差分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 过冷沸腾换热试验结果分析与模型建立 |
| 3.1 强制对流结果 |
| 3.2 流动沸腾换热模型发展概述 |
| 3.3 不同试验参数对流动沸腾可视化传热特性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 发动机缸盖内流场可视化测试分析 |
| 4.1 发动机缸盖流场测试试验系统 |
| 4.2 试验方法及图像处理 |
| 4.3 流场测试结果及分析 |
| 4.4 流场的CFD仿真计算 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 发动机缸盖温度测量及水腔沸腾可视化试验 |
| 5.1 缸盖温度测温及沸腾可视化试验系统 |
| 5.2 试验结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 发动机气缸盖多场耦合计算及其强度分析 |
| 6.1 发动机缸盖三相耦合模型的建立 |
| 6.2 沸腾两相流传热数值模型及其验证 |
| 6.3 发动机缸盖温度场计算及热机耦合应力分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 工作总结及展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读博士学位期间取得的学术成果及参与的科研项目 |
（8）井底恒压法控压钻井波动压力计算与气侵控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究综述 |
| 1.2.1 起下钻波动压力研究现状 |
| 1.2.2 气侵井筒多相流流动规律研究现状 |
| 1.2.3 钻井节流阀国内外研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第二章 起下钻过程井筒稳态波动压力模型研究 |
| 2.1 同心环空起下钻过程稳态波动压力计算模型 |
| 2.1.1 同心环空计算模型的建立 |
| 2.1.2 同心环空模型方程的求解 |
| 2.2 偏心环空起下钻过程稳态波动压力计算模型 |
| 2.2.1 偏心环空计算模型的建立 |
| 2.2.2 偏心环空模型方程的求解 |
| 2.3 起下钻过程稳态波动压力计算模型的有效性验证 |
| 2.3.1 同心环空计算模型的验证 |
| 2.3.2 偏心环空计算模型的验证 |
| 2.4 起下钻过程稳态波动压力影响因素分析 |
| 2.4.1 环空流速分布及影响因素分析 |
| 2.4.2 钻具速度的影响规律 |
| 2.4.3 钻井液参数的影响规律 |
| 2.4.4 环空几何参数的影响规律 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 起下钻过程井筒瞬态波动压力模型研究 |
| 3.1 起下钻过程井筒瞬态波动压力方程的建立 |
| 3.1.1 瞬态波动压力基本方程 |
| 3.1.2 瞬态波动压力新方程 |
| 3.2 起下钻过程瞬态波动压力新方程的求解 |
| 3.2.1 新方程的特征线和相容方程 |
| 3.2.2 利用Roe算法求解新方程 |
| 3.3 起下钻过程瞬态波动压力计算模型的验证 |
| 3.3.1 利用Burkhardt现场测量数据验证模型 |
| 3.3.2 利用Clark现场测量数据验证模型 |
| 3.4 起下钻瞬态波动压力影响因素分析 |
| 3.4.1 钻井液参数的影响规律 |
| 3.4.2 井筒参数的影响规律 |
| 3.4.3 钻具运动参数的影响规律 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 CBHP控压钻井气侵井筒瞬态多相流动规律研究 |
| 4.1 气侵井筒瞬态气液两相流动模型的建立 |
| 4.1.1 气侵井筒瞬态气液两相流动基本模型的建立 |
| 4.1.2 双流体模型 |
| 4.1.3 漂移流模型 |
| 4.2 压力波在气侵井筒气液两相流动中的传播速度 |
| 4.2.1 压力波在井筒气液两相流中传播速度方程 |
| 4.2.2 压力波传播速度影响因素分析 |
| 4.1.3 压力波传播速度算例分析 |
| 4.3 气侵井筒瞬态气液两相流动方程的求解 |
| 4.3.1 求气液两相流动方程组的系数雅可比矩阵 |
| 4.3.2 求雅可比矩阵的近似线性化矩阵 |
| 4.3.3 采用Roe算法求解方程组 |
| 4.4 气侵井筒瞬态多相流动模型的模拟分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 CBHP控压钻井井筒气侵控制方案研究 |
| 5.1 气侵检测阶段 |
| 5.1.1 初始井口回压的影响 |
| 5.1.2 气层渗透率的影响 |
| 5.1.3 气层孔隙度的影响 |
| 5.1.4 气层压力的影响 |
| 5.1.5 机械钻速的影响 |
| 5.2 井底恒压法控压钻井的气侵控制方案 |
| 5.2.1 增大井口回压方案 |
| 5.2.2 增大泥浆泵排量方案 |
| 5.2.3 组合方案 |
| 5.2.4 关井后循环排气方案 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 CBHP控压钻井回压控制节流阀模型研究 |
| 6.1 楔形节流阀压降计算模型 |
| 6.1.1 楔形节流阀最小过流面积的计算 |
| 6.1.2 楔形节流阀压降计算 |
| 6.2 楔形节流阀节流压降规律分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 结论与建议 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 建议 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文及科研情况 |
| 致谢 |
（9）页岩气井筒流动—水平井产能耦合模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 井筒压力研究现状 |
| 1.2.1 单相流井筒压力模型研究现状 |
| 1.2.2 气液两相流井筒压力模型研究现状 |
| 1.3 水平井产能研究现状 |
| 1.4 页岩气研究现状 |
| 1.5 研究内容与技术路线 |
| 1.5.1 本文主要研究内容 |
| 1.5.2 技术路线图 |
| 第2章 页岩气藏渗流机理 |
| 2.1 页岩气藏的储层特征 |
| 2.2 页岩气运移机理 |
| 2.2.1 页岩气吸附解吸机理 |
| 2.2.2 页岩气扩散机理 |
| 2.3 低渗气藏主要渗流特征 |
| 2.3.1 启动压力梯度 |
| 2.3.2 应力敏感性 |
| 2.3.3 滑脱效应 |
| 2.3.4 高速非达西流 |
| 2.3.5 水锁效应 |
| 第3章 低渗气藏水平井产能研究 |
| 3.1 低渗气藏单相流水平井产能分析 |
| 3.1.1 模型条件假设 |
| 3.1.2 低渗气藏单相流水平井产能公式推导 |
| 3.1.3 影响因素分析 |
| 3.2 低渗气藏两相流水平井产能分析 |
| 3.2.1 模型条件假设 |
| 3.2.2 低渗气藏两相流水平井产能公式推导 |
| 3.2.3 气水两相拟压力计算 |
| 3.2.4 影响因素分析 |
| 第4章 气井井筒压力研究 |
| 4.1 单相管流压力梯度模型理论基础 |
| 4.1.1 气相管流基本方程 |
| 4.1.2 气井井底压力计算 |
| 4.2 气液两相管流压力计算理论基础 |
| 4.2.1 垂直两相管流压力计算方法 |
| 4.2.2 倾斜(水平)管两相管流压力计算方法 |
| 4.3 实例计算及压降影响因素分析 |
| 4.3.1 单相流垂直井筒压降分析 |
| 4.3.2 两相流垂直井筒压降分析 |
| 4.3.3 单相流水平井筒压降分析 |
| 4.3.4 两相流水平井筒压降分析 |
| 第5章 页岩气藏压裂水平井产能研究 |
| 5.1 压裂水平井单相产能模型 |
| 5.1.1 模型条件假设 |
| 5.1.2 公式推导 |
| 5.1.3 模型求解 |
| 5.2 压裂水平井气水两相产能模型 |
| 5.2.1 模型条件假设 |
| 5.2.2 公式推导 |
| 5.2.3 模型求解 |
| 5.3 实例计算及影响因素分析 |
| 5.3.1 压裂水平井单相产能影响因素分析 |
| 5.3.2 压裂水平井气水两相产能模型实例分析 |
| 第6章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及科研成果 |
（10）欠平衡钻井井筒气液两相流的脱气分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 井筒气液两相流中的脱气计算 |
| 1.2.2 井筒中气液两相流流型以及气液两相流的影响参数的研究 |
| 1.2.3 国内外研究现状分析 |
| 1.3 本文研究的内容及技术方案 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 气液两相流及井筒内参数计算 |
| 2.1 气液两相流模型 |
| 2.1.1 液体连续方程 |
| 2.1.2 气体连续方程 |
| 2.1.3 混合相的运动方程 |
| 2.2 气液两相流热力学非平衡理论 |
| 2.2.1 热力学非平衡概述 |
| 2.2.2 气液两相流理论 |
| 2.3 井筒内流体参数计算 |
| 2.3.1 密度及粘度 |
| 2.3.2 速度 |
| 2.3.3 持液率和持气率 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 气液两相流中含气原油脱气的相关参数 |
| 3.1 气体溶解度 |
| 3.2 脱气速度 |
| 3.3 泡点压力 |
| 3.4 气体压缩因子 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 非平衡性气液两相流的影响参数 |
| 4.1 热力学非平衡性气液两相流的气体溶解度计算模型 |
| 4.1.1 模型建立 |
| 4.1.2 模型求解 |
| 4.2 非平衡性条件下气体溶解度分析 |
| 4.3 非平衡性对脱气速度的影响 |
| 4.4 非平衡性对泡点压力的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 非平衡气液两相流气体溶解度室内模拟实验 |
| 5.1 模拟实验 |
| 5.1.1 实验目的 |
| 5.1.2 实验假设 |
| 5.1.3 实验器材 |
| 5.1.4 实验原理 |
| 5.1.5 实验步骤 |
| 5.1.6 实验要点 |
| 5.1.7 数据处理及结论 |
| 5.1.8 实验优缺点分析 |
| 5.2 本章小结 |
| 第6章 实例分析 |
| 6.1 基本数据 |
| 6.1.1 井身结构数据 |
| 6.1.2 钻具组合 |
| 6.1.3 钻井液性能数据 |
| 6.2 实例分析 |
| 6.2.1 计算框图 |
| 6.2.2 井筒压力—井深曲线 |
| 6.2.3 气相流速—井深曲线 |
| 6.2.4 当量密度—井深曲线 |
| 6.2.5 含气率—井深曲线 |
| 6.2.6 气相流量—井深曲线 |
| 6.2.7 流型—井深曲线 |
| 6.2.8 计算结果分析验证 |
| 6.3 关于地温梯度、井口回压、钻井液密度以及钻井液排量的讨论 |
| 6.3.1 改变地层温度参数 |
| 6.3.2 改变井口回压 |
| 6.3.3 改变钻井液密度 |
| 6.3.4 改变钻井液排量 |
| 6.3.5 敏感性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与建议 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
四、圆管中气液两相流动空隙率数学模型（论文参考文献）
- [1]好氧流化床生物膜反应器中多相流动传质与污水处理机制研究[D]. 任杰辉. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]基于热扩散的气液两相流流量测量方法研究[D]. 郭伟. 北京科技大学, 2021(08)
- [3]微通道中液体非牛顿特性对流动特性的影响[D]. 张梓舒. 大连海事大学, 2020(01)
- [4]不同流场环境下水平管内气水两相流动传热特性数值研究[D]. 常赫. 东北电力大学, 2020(01)
- [5]带吸液芯的水平管内两相流型与流动阻力研究[D]. 蔡迎来. 大连理工大学, 2020
- [6]重力对管内流动沸腾不稳定性影响的研究[D]. 郑玲. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [7]发动机水套内沸腾传热过程及缸盖应力分析[D]. 陈琳. 华中科技大学, 2019(03)
- [8]井底恒压法控压钻井波动压力计算与气侵控制研究[D]. 屈俊波. 东北石油大学, 2019(01)
- [9]页岩气井筒流动—水平井产能耦合模型研究[D]. 唐勇. 西南石油大学, 2019(06)
- [10]欠平衡钻井井筒气液两相流的脱气分析[D]. 高昀涵. 西南石油大学, 2019(06)