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含水致密砂岩气藏气井全生命周期动态规律与差异化管理技术对策 被引量：2
1
作者 程敏华 范继武 +5 位作者 杨富 郑腊年 石晓敏 王鑫 江乾锋 刘鹏程 《天然气工业》 北大核心 2025年第1期117-128,共12页
鄂尔多斯盆地苏里格气田是典型的致密砂岩气田,经过20余年的勘探开发,2024年天然气产气量已超300×10^(8) m^(3)。但该气田西区投产气井大多存在不同程度产水现象,且水气比变化范围大,严重制约了该区天然气的长期稳产和高效开发。为... 鄂尔多斯盆地苏里格气田是典型的致密砂岩气田,经过20余年的勘探开发,2024年天然气产气量已超300×10^(8) m^(3)。但该气田西区投产气井大多存在不同程度产水现象,且水气比变化范围大,严重制约了该区天然气的长期稳产和高效开发。为此,从动、静态结合角度出发,开展了该区生产井气水两相渗流特征、变水气比两相产能方程、产水气井特征与生产规律、积液时机判别、生产制度优化等气井全生命周期动态规律和差异化管理技术对策研究。研究结果表明:(1)基于考虑水气比变化、非达西渗流及应力敏感性特征,建立的两相产能新方程能够准确描述致密气藏产水气井全生命周期产能变化规律;(2)气井产出地层水类型分为构造低部位水、层间滞留水、透镜体水等3类,前两者是气井产水主要来源,结合生产动态和水气比变化规律,可将气井产水类型分为高产水型(水气比大于1.0 m^(3)/10^(4)m^(3),主要为构造低部位水)、中产水型(水气比0.5~1.0 m^(3)/10^(4) m^(3),主要为层间滞留水)、低产水型(水气比小于0.5 m^(3)/10^(4) m^(3),主要为层间滞留水);(3)建立了不同类型的产水气井配产图版,提出了含水致密砂岩气藏气井配产优化流程;(4)基于不同类型产水气井临界携液流量评价模型,准确辨识了气井发生积液的时机,优选了排水采气措施,制订产水气井差异化管理技术对策,有效提高了产水气井的产能发挥率。结论认为,形成的含水致密砂岩气藏全生命周期差异化管理技术对策可提高产水气井累计产量,能够解决苏里格气田西区当前开发效果差和采收率低的问题,为气田持续稳产提供了技术支撑,且对同类型气藏开发具有重要参考和借鉴意义。 展开更多
关键词 鄂尔多斯盆地 苏里格气田西区 含水致密砂岩 气水两相渗流 临界携液流量 排水采气
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微重力环境电解制氧系统临界运行条件与供水优化研究
2
作者 朱凤 焦飞飞 +3 位作者 王飞 李森 王秀珍 王双峰 《中国空间科学技术(中英文)》 北大核心 2025年第2期42-50,共9页
电解制氧系统的稳定运行关系载人航天器内部氧气的稳定连续供应,电解系统临界运行条件是系统安全稳定运行的基础。研究微重力条件下电解制氧芯体单池和电解堆运行时的临界供水量和临界工作电流,并通过改进电解堆局部结构提出了供水优化... 电解制氧系统的稳定运行关系载人航天器内部氧气的稳定连续供应,电解系统临界运行条件是系统安全稳定运行的基础。研究微重力条件下电解制氧芯体单池和电解堆运行时的临界供水量和临界工作电流,并通过改进电解堆局部结构提出了供水优化方案。利用流体动力学模拟软件开展数值模拟,采用气-液混合两相流动模型描述电解芯体内的流动过程。研究结果表明,无论对于电解池单体还是电解堆,当工作电流一定时,存在极限供水量,当供水量小于该值时,芯体内部出现局部缺水现象。对于特定的供水量,存在临界工作电流,当电流大于临界值时,芯体内部局部缺水。通过增加供水管径可明显改善多层芯体流量分配的均匀性,随着直径的增加,最小水流量与平均流量的比值线性增加,最大流量与平均流量的比值线性减小,直径增加75%时,最小流量与平均流量的比值增加约39%,最大流量与平均流量的比值降低约30%。进出口在电解堆同侧时水量分配的均匀性更好,相同供水量时,最大水量与平均水量之比可降低30%以上。研究工作可为载人航天器电解槽的安全运行提供参数建议,为系统优化设计提供依据。 展开更多
关键词 电解制氧 临界供水量 临界电流 微重力 两相流
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气驱水与水驱气流体微观分布特征研究
3
作者 汪周华 张鸿宇 +2 位作者 张娟 廖浩奇 黄仕林 《油气地质与采收率》 北大核心 2025年第2期163-169,共7页
气水相渗测试是描述有水气藏储层渗流过程的常用方法,但不同测试方法和不同类型岩心的相渗测试结果均存在较大差异。为了加深对气水渗流过程中的流体微观分布特征及渗流机理的认识,以四川盆地YB气田为研究对象,利用核磁共振技术定量描... 气水相渗测试是描述有水气藏储层渗流过程的常用方法,但不同测试方法和不同类型岩心的相渗测试结果均存在较大差异。为了加深对气水渗流过程中的流体微观分布特征及渗流机理的认识,以四川盆地YB气田为研究对象,利用核磁共振技术定量描述气水两相在相渗测试前后的微观分布,并结合前人利用可视化模型得到的气水两相渗流机理对分布结果进行解释。结果表明:2种测试方法相比,水驱气与气驱水过程中微米级(>1μm)孔隙驱替程度基本一致,但水驱气过程中亚微米级(0.1~1μm)与纳米级(<0.1μm)孔隙驱替程度相对较高,而气驱水过程中亚微米级与纳米级孔隙内水相大部分未被动用。裂缝型与孔隙型岩心相比,裂缝型岩心微米级孔隙驱替程度相对较低,而亚微米级与纳米级孔隙驱替程度则相对较高。2种测试方法下流体微观分布的差异主要是由于孔隙内部毛管力的作用形式不同,而2类岩心存在差异的原因是其主要渗流通道不同。 展开更多
关键词 气水两相渗流 核磁共振 微观分布特征 渗流机理 相渗曲线
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高速水基两相流对SLMCoCrMo燃油喷嘴微细复杂流道的光整研究
4
作者 边娟鸽 王百川 +3 位作者 王超 张超 米天健 郝娟 《电镀与精饰》 北大核心 2025年第5期120-127,共8页
随着SLM CoCrMo燃油喷嘴在航空航天等领域的应用需求不断提升,化学、电化学、磨粒流、磨料水射流等目前常见抛光方法对消除燃油喷嘴内流道表面缺陷均存在较大局限性,因此改善SLM CoCrMo燃油喷嘴微细复杂内流道的表面质量是目前亟待解决... 随着SLM CoCrMo燃油喷嘴在航空航天等领域的应用需求不断提升,化学、电化学、磨粒流、磨料水射流等目前常见抛光方法对消除燃油喷嘴内流道表面缺陷均存在较大局限性,因此改善SLM CoCrMo燃油喷嘴微细复杂内流道的表面质量是目前亟待解决的关键问题之一。本文基于高速水基磨粒两相流抛光方法,选用碳化硅作为磨粒材料制备低黏水基抛光介质,在不同的抛光压力条件下对SLM燃油喷嘴二维试样内流道进行光整处理。采用扫描电子显微镜、激光共聚焦扫描显微镜、流体动力特性检测平台、洛氏硬度计等检测手段对比分析抛光前后内流道表面微观形貌、表面粗糙度、尺寸精度、流量及洛氏硬度。结果表明,高速水基磨粒两相流可显著去除SLM燃油喷嘴内流道表面的黏粉、台阶等缺陷,口径尺寸精度均在合理范围内。随着抛光压力由2 MPa增大至3.5 MPa,流道壁面由部分去除到基本完全去除,最终转变为明显子弹流状的过磨痕迹,流道表面粗糙度、洛氏硬度均呈现先减小后增大的变化趋势。当抛光压力为2.5 MPa时,抛光后的流道表面粗糙度达到最小值1.415μm(原始9.090μm),流道口径扩大尺寸控制精度较好,去除速率由0.0127 mm/min增大至0.0143 mm/min,喷嘴流量由原始12.47 kg/h增加至21.47 kg/h,流道表面洛氏硬度由原始27.4 HRC提升至32.6 HRC,内流道表面光整效果达到最佳。 展开更多
关键词 高速水基磨粒两相流 抛光压力 表面粗糙度 去除速率
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热-流耦合作用下渡槽冬季水温变化及结冰规律
5
作者 刘德仁 任玉刚 +2 位作者 窦顺 牛亚强 徐鹏举 《农业工程学报》 北大核心 2025年第1期144-153,共10页
寒区引水渡槽在冬季低温环境中极易发生结冰堵塞等灾害,其输水效率受到严重影响,而目前对渡槽冬季运行特性的研究尚缺乏对多因素耦合作用的水温时空变化规律及结冰特性的深入探讨。针对该问题,研究建立了封闭式渡槽非等温流动传热三维... 寒区引水渡槽在冬季低温环境中极易发生结冰堵塞等灾害,其输水效率受到严重影响,而目前对渡槽冬季运行特性的研究尚缺乏对多因素耦合作用的水温时空变化规律及结冰特性的深入探讨。针对该问题,研究建立了封闭式渡槽非等温流动传热三维耦合数值模型。考虑气温、水流流速、进口水温、太阳辐射及风速的影响,以渡槽水流温降值(ΔT)和温降速率(Δf_(u))为表征参数,探究封闭式渡槽冬季水温时空变化规律,并构建了渡槽水温变化及冰点预测模型。此外,考虑冰水相变对水流流动传热的影响,建立了渡槽水流结冰瞬态计算模型,研究渡槽水流结冰演变特征。结果表明:冬季低温环境中,沿渡槽长度方向的水温降幅整体呈现出先高后低的变化趋势。渡槽截面水流温降值随着流速的减小或初始水温的升高而增大,而水流流速对水温变化的影响最为明显,且在0~1 m/s区间内温降速率最大。同一工况下,渡槽固壁附近的水流温降值约为截面中心的2~4倍,太阳辐射作用导致壁面周侧的夜间水流温降值高于白昼日照期间。根据对渡槽水流结冰规律的研究可知,凝结潜热对水流温度起到一定的补偿作用,以岸冰宽度为结冰量化指标,凝冰量随时间的推移而沿程增加,渡槽背阴侧壁面附近水流比其他区域到达冰点的临界长度更短,且阴侧水体凝冰量约为阳侧的3倍。研究可为渡槽在冬季低温环境中的安全运行提供参考。 展开更多
关键词 温度 热流耦合 渡槽 冰水相变 数值模拟
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多层砂土渗透破坏过程试验分析
6
作者 樊赟赟 吴秀杰 张放 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第3期389-397,共9页
【目的】渗透破坏严重威胁工程安全,研究多层砂土渗透破坏过程对于灾害预测与优化防治工程具有重要的现实意义。由于目前对多层砂土渗透破坏过程的研究仍不够深入,拟采用试验方法对多层砂土渗透破坏过程开展研究,旨在得到砂土层排布顺... 【目的】渗透破坏严重威胁工程安全,研究多层砂土渗透破坏过程对于灾害预测与优化防治工程具有重要的现实意义。由于目前对多层砂土渗透破坏过程的研究仍不够深入,拟采用试验方法对多层砂土渗透破坏过程开展研究,旨在得到砂土层排布顺序对渗透破坏形成条件、破坏形式及水砂运移过程的影响规律,并进一步分析多层砂土渗透破坏的形成机理以及水砂两相的运移特征。【方法】采用自主研发的水砂两相高速渗流试验设备对多层砂土渗透破坏过程进行室内试验研究,并提出了水砂分离的渗透破坏试验方法。通过对不同砂层排列下的试样进行渗透破坏试验,测定了多层砂土渗透破坏的发生条件和破坏形式,并在水砂两相流过程中揭示水砂运移特征。【结果】多层砂土的砂层分布会对渗透破坏的形式和条件产生影响。粒径较小的砂层承受较大的局部水力梯度,当其与下游砂层粒径差别较大时,临界水力梯度较小。当各砂层按粒径由细到粗顺序排列时,试样具有反滤特性,此时临界水力梯度较大。多层砂土的砂层分布会对渗透破坏的水砂运移流量产生影响。缺乏下游砂层保护的细砂层可能会发生流土破坏,在渗流发展过程中迅速形成较大的涌砂量。在细砂层下游设有保护砂层时,涌砂量则会明显减少。多层砂土的砂层分布会对水砂运移流量过程产生影响。在多层砂土管涌过程中,砂土结构逐渐被破坏,流量随之增加。水砂流量过程曲线因砂层的压缩和膨胀交替而呈现规律性的波动变化。【结论】在合理反滤设置下的多层砂土能承受较大水力梯度。细砂层相比其他砂层承担更大的水力梯度,在缺乏下游砂层保护时易发生流土破坏,在下游保护砂层粒径较大时易发生管涌破坏。流土发生时会迅速产生较大的涌砂量,管涌发生时水砂两相流过程呈现规律性波动变化,所得到的渗透破坏临界条件及水砂运移过程数据可作为进一步试验研究及数值模拟正确性验证的参考。 展开更多
关键词 多层砂土 渗透破坏 水砂两相流 水力梯度 流土破坏 管涌破坏 水砂运移特征 涌砂量
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酸性矿山废水形成过程:来自反应运移模拟与同位素的启示 被引量：1
7
作者 邱文杰 杜卓然 +3 位作者 尹子悦 孙媛媛 祝晓彬 吴剑锋 《高校地质学报》 北大核心 2025年第1期1-13,共13页
采矿活动形成的酸性矿山废水(AMD)是世界范围内的环境问题,研究AMD的产酸机制及影响重金属和硫酸盐的释放、迁移和转化等的生物地球化学过程,能够为定量预测AMD的形成过程与修复方案提供科学依据。文章基于TOUGHREACT/EOS3程序构建水—... 采矿活动形成的酸性矿山废水(AMD)是世界范围内的环境问题,研究AMD的产酸机制及影响重金属和硫酸盐的释放、迁移和转化等的生物地球化学过程,能够为定量预测AMD的形成过程与修复方案提供科学依据。文章基于TOUGHREACT/EOS3程序构建水—气二相流的多组分反应运移模型,模拟尾矿堆中硫化物矿物(如黄铁矿)在大气降水和氧气作用下的氧化溶解产酸过程。同时,进一步考虑相关组分在含水介质中迁移转化的物理和地球化学反应过程,反应网络包括硫化物矿物氧化溶解释放的H+、铁离子以及硫酸根迁移转化过程,主要矿物的溶解和沉淀反应引起pH缓冲过程。最后,将硫稳定同位素考虑到反应运移模型中,以识别AMD形成过程中发生的细菌硫酸盐还原过程及相应的硫同位素分馏。模型首先定量得出黄铁矿在不同氧化途径下的产酸贡献,结果表明同时考虑O_(2)(aq)和Fe^(3+)的平行氧化过程会增加产酸、铁离子和硫酸根浓度,pH受黄铁矿氧化释放的H⁺以及矿物溶解—沉淀对应的中和反应控制。稳定同位素反应运移模型结果表明,在不同分馏动力学富集系数下,δ^(34)S值变化差异较大,在开放系统中采用瑞利分馏模型则很大程度上会高估富集系数。该研究有利于理解并预测矿山环境中酸性水的形成与迁移过程,对于防治采矿活动引起的环境污染问题具有重要意义。 展开更多
关键词 酸性矿山废水 水—气二相流 反应运移模拟 硫稳定同位素
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宽温高湿环境下油水两相O形液压杆封性能分析 被引量：2
8
作者 王冰清 李晓暄 +3 位作者 彭旭东 李运堂 陈源 金杰 《润滑与密封》 北大核心 2025年第1期1-10,共10页
针对宽温高湿环境下液压油受水污染而使密封处于油包水两相润滑状态,建立油包水流型下油水两相液压杆封热弹流混合润滑模型,探究宽温环境和含水率对油水两相O形液压杆封静力学特性、密封行为及密封性能的影响机制与规律。研究结果表明:... 针对宽温高湿环境下液压油受水污染而使密封处于油包水两相润滑状态,建立油包水流型下油水两相液压杆封热弹流混合润滑模型,探究宽温环境和含水率对油水两相O形液压杆封静力学特性、密封行为及密封性能的影响机制与规律。研究结果表明:在油包水流型下,含水率增大时,油水混合物黏度略增大,流体动压效应增强,净泄漏率减小,摩擦力减小,密封润滑特性及性能均提升;低温环境下,密封挤压变形小,液膜黏度大,流体动压效应强,净泄漏率虽小但摩擦力大;高温环境下,密封挤压变形大,诱发局部应力集中,液膜黏度小,流体动压效应弱,净泄漏率大;环境温度对密封性能影响十分显著,特别是高温高速或高温高压工况下,净泄漏率明显增大。 展开更多
关键词 液压杆封 油水两相流 液压系统 宽温高湿环境 密封性能 静力学特性
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复杂输水系统水气两相流数值模拟方法研究
9
作者 陈文学 穆祥鹏 +1 位作者 崔巍 谭水位 《中国水利水电科学研究院学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期1-9,30,共10页
复杂输水系统通常由明流输水隧洞、暗涵、明渠、渡槽、倒虹吸、有压管道等建筑物构成。合理确定明流隧洞的洞顶余幅,是长距离明流输水系统安全运行的关键。鉴于输水工程中水流流速相对较低,水气界面清晰,水流流型通常为光滑分层流或波... 复杂输水系统通常由明流输水隧洞、暗涵、明渠、渡槽、倒虹吸、有压管道等建筑物构成。合理确定明流隧洞的洞顶余幅,是长距离明流输水系统安全运行的关键。鉴于输水工程中水流流速相对较低,水气界面清晰,水流流型通常为光滑分层流或波状分层流,利用一维水气两相流模型可以模拟分析复杂输水系统的水流运动特性和气流运动特性。本文以一维水气两相流控制方程为基础,提出了水气两相流耦合迭代算法,利用追赶法计算复杂输水系统内的水流和气流运动特性。案例分析表明,对于长距离输水隧洞而言,应考虑气流运动对水流运动的影响,设置通气孔,可改善隧洞内的水流运动特性。建议今后开展低流速输水隧洞洞顶余幅阈值研究,为低流速输水隧洞的设计和运行提供科学依据。 展开更多
关键词 复杂输水系统 水气两相流 数学模型 通气量 洞顶余幅
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PEMFC阴极蛇形通道两相流动特性的数值研究
10
作者 秦磊 郭雪岩 《太阳能学报》 北大核心 2025年第5期21-28,共8页
为研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)在不同工况条件下的水管理特性,基于VOF方法对PEMFC阴极蛇形通道中的两相流动过程进行数值研究,采用在通道底面挖取入水孔的方式,通过设定不同相态比例的水为入口条件,旨在分析阴极通道中不同相态比例... 为研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)在不同工况条件下的水管理特性,基于VOF方法对PEMFC阴极蛇形通道中的两相流动过程进行数值研究,采用在通道底面挖取入水孔的方式,通过设定不同相态比例的水为入口条件,旨在分析阴极通道中不同相态比例混合物的两相流动状态和输运过程对燃料电池水管理的影响。结果表明:通过分析通道入口处的水团分离特性,发现不同相态比例对水团在入口处的分离时间、分离体积有显著的影响,并发现入口处水团的两种分离方式以及壁面偏好差异,尤其是U型管处堆积差异的现象更加明显;通道中观测到的特征流型与两种分离方式有关,并且影响着通道的排水性能。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 两相流 水管理 VOF 汽水混合物
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注烟气与蒸汽混合过程热力计算
11
作者 于田田 孙楠 +4 位作者 刘廷峰 裴树峰 盖平原 梁伟 徐明海 《中国石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期115-123,共9页
根据能量守恒和质量守恒原理,建立烟气与湿蒸汽混合的热力学模型。利用高精度状态方程计算各组分的逸度系数,编制N_(2)、CO_(2)和水三组分气液两相闪蒸计算程序并进行验证。计算烟气与水蒸气混合的气液两相平衡过程,得到水蒸气干度和气... 根据能量守恒和质量守恒原理,建立烟气与湿蒸汽混合的热力学模型。利用高精度状态方程计算各组分的逸度系数,编制N_(2)、CO_(2)和水三组分气液两相闪蒸计算程序并进行验证。计算烟气与水蒸气混合的气液两相平衡过程,得到水蒸气干度和气相物质的量分数的变化规律。结果表明:高干度蒸汽与烟气混合蒸汽干度降低而低干度蒸汽混合干度增加,气相体积分数也有相同的变化规律,高低转化的临界注汽干度随注汽压力、烟气组成和烟气温度而变化;蒸汽与烟气混合温度总是降低,即使蒸汽与烟气同温同压,混合温度也降低,干度越低,降温幅度越大,干度越高,降温幅度越小;在注汽条件下,N_(2)和CO_(2)在液相水中的物质的量分数约为千分之几的量级。 展开更多
关键词 稠油注汽热采 蒸汽与烟气合注 水与烟气相平衡 等焓闪蒸
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油包水型乳化液对齿轮弹流润滑特性的影响
12
作者 周凯红 陈登山 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第2期72-80,共9页
为探究油包水乳化液对齿轮热弹流润滑特性的影响,基于油水乳化液的物理特性,建立了考虑油水两相流体以及热效应的渐开线齿轮线接触稳态热弹流润滑模型,采用多重网格法及多重网格积分法对润滑模型进行求解,分析油膜压力、膜厚随含水率、... 为探究油包水乳化液对齿轮热弹流润滑特性的影响,基于油水乳化液的物理特性,建立了考虑油水两相流体以及热效应的渐开线齿轮线接触稳态热弹流润滑模型,采用多重网格法及多重网格积分法对润滑模型进行求解,分析油膜压力、膜厚随含水率、转速、扭矩的变化关系。计算结果表明,在油包水流型下,随着含水率的增加,乳化液黏度增加,膜厚增加,与纯油润滑相比,油水乳化液润滑具有更好的润滑性能;随着齿轮转速的增加,膜厚增加,润滑性能增强;随着扭矩的增加,压力增加,膜厚减小,润滑性能减弱。最后以膜厚比为判据,以油包水润滑计算为基础,预测了不同工况下齿轮形成有效润滑油膜所需的油水乳化液中润滑油黏度,为油水两相齿轮润滑性能设计与黏度预测提供理论指导依据。 展开更多
关键词 油水两相流 油包水 乳化液 弹流润滑 含水率 润滑性能 润滑油黏度
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基于有限体积法-有限元法的油水两相流超声衰减特性规律分析
13
作者 苏茜 王金咯 刘振兴 《化工进展》 北大核心 2025年第4期1825-1833,共9页
油水两相流在水平管道中流动过程复杂多样,流体结构复杂多变,流态转化机理尚不明确。为实现油水两相流动过程可视化检测,本文建立了研究油水两相流动过程复杂相间界面效应及相间相对运动的多相流超声测试仿真平台,利用有限体积法(FVM)... 油水两相流在水平管道中流动过程复杂多样,流体结构复杂多变,流态转化机理尚不明确。为实现油水两相流动过程可视化检测,本文建立了研究油水两相流动过程复杂相间界面效应及相间相对运动的多相流超声测试仿真平台,利用有限体积法(FVM)的三维流体仿真软件,构建油水混合输入的动态流动过程模型。通过提取多相界面横截面坐标,在多物理场耦合仿真软件中基于有限元法(FEM)构建被测场二维几何剖分模型,建立FVM-FEM耦合的多相流可视化仿真平台。在超声波激励作用下研究油水两相流与超声相互作用的机理。研究结果表明:水平管道动态水包油与油包水流型中,离散相数量在一定范围内增大,但由于聚拢作用离散相数量会有所减少,超声衰减系数与离散油泡或水泡数量为正相关。最后,对水包油向油包水流型反相的过渡过程进行了深入探究,油水两相均以非离散形式存在,超声衰减系数随分层数量的增加而增大。 展开更多
关键词 油水两相流 反相过程 过渡流型 相含率 有限体积法-有限元法 超声衰减
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涡旋流动夹气携沙演化过程及作用
14
作者 甘甜 陈风伊 +1 位作者 徐家骏 郭志伟 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第3期86-89,共4页
水气沙三相流是含沙条件下水力机械进水系统中最复杂的流动,其核心特征是漩涡同时夹气携沙进入水力机械系统,加剧叶轮等关键部件的磨损破坏,严重影响其安全稳定运行。采用实验方法观察含沙条件下进水池的三相涡旋流动,重点分析夹气涡对... 水气沙三相流是含沙条件下水力机械进水系统中最复杂的流动,其核心特征是漩涡同时夹气携沙进入水力机械系统,加剧叶轮等关键部件的磨损破坏,严重影响其安全稳定运行。采用实验方法观察含沙条件下进水池的三相涡旋流动,重点分析夹气涡对底部颗粒运动的影响,并进一步探讨含沙条件下临界淹没深度的规律。通过实验观察明确进水池底部的推移质会随着涡旋流动进入水力机械系统,其物理过程显示在附底夹气涡形成到消散的阶段,夹气涡会明显增强底部漩涡携沙运动,使其螺旋向上进入管内。与清水条件下相比,含沙情况下,附底夹气涡出现的频率更高、持续时间更长,并且影响临界淹没深度,说明有必要单独制定含沙条件下的设计标准。 展开更多
关键词 水气沙三相流 进水池 夹气涡 临界淹没深度
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地下水封石油洞库油气压力对渗流场的影响
15
作者 韩福芝 郤保平 +3 位作者 董赟盛 赵文卓 蔡佳豪 樊强 《水利水运工程学报》 北大核心 2025年第3期45-55,共11页
地下水封石油洞库是一种有效的储油技术,通常采用人工水幕系统来保持稳定的地下水位,以防止产品泄漏。洞室内的油气压力会影响地下水渗流场,在洞室附近产生一定范围的油气泄漏区,对洞室涌水量和油气泄漏产生影响,合理控制油气压力对保... 地下水封石油洞库是一种有效的储油技术,通常采用人工水幕系统来保持稳定的地下水位,以防止产品泄漏。洞室内的油气压力会影响地下水渗流场,在洞室附近产生一定范围的油气泄漏区,对洞室涌水量和油气泄漏产生影响,合理控制油气压力对保证地下油库水封功能和储油库长期稳定运行至关重要。采用有限元数值模拟方法,依托某石油储备地下水封洞库工程,开展了在不同油气压力下水封石油洞库储油运行期的油气泄漏及洞室涌水量演变的模拟研究。研究结果表明:油气压力会对渗流场产生影响,油气压力的增加会扩大油气泄漏区;提高地下水位,降低洞室涌水量,可降低生产成本;但随着油气压力的增大,油气泄漏范围增大且泄漏量增加,当油气压力超过0.2MPa时,油气迅速泄漏,漫延至水幕孔,最终泄漏至地面,导致大量油气在地表附近聚集并进入大气,对环境产生严重污染。针对该算例,油气压力为0.2MPa时,洞库不会发生油气泄露且涌水量控制最为经济合理。研究结果可为水封油库洞室顶部油气压力的调控提供参考。 展开更多
关键词 水幕系统 油气压力 油气泄漏 涌水量 两相流
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运载火箭发射过程导流槽喷水降温效果研究
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作者 沈博晗 姜毅 +1 位作者 王昕宇 宋士泽 《弹箭与制导学报》 北大核心 2025年第2期184-192,共9页
在运载火箭的热发射过程中,火箭发动机产生的高温高压燃气会对导流槽造成明显的高温烧蚀作用。为了实现运载火箭发射过程中导流槽的热防护,针对带有两个助推级的运载火箭的发射过程,基于耦合Mixture多相流模型和Lee模型的计算流体力学方... 在运载火箭的热发射过程中,火箭发动机产生的高温高压燃气会对导流槽造成明显的高温烧蚀作用。为了实现运载火箭发射过程中导流槽的热防护,针对带有两个助推级的运载火箭的发射过程,基于耦合Mixture多相流模型和Lee模型的计算流体力学方法,分析以不同的喷水速度向单面导流槽表面喷水过程中流场的变化。结果表明,向导流槽喷水可有效抑制燃气反溅现象,大幅缩小导流槽表面高温区的分布面积,对导流槽起到良好的保护作用。在喷水速度较小时,导流槽表面最大温度发生振荡;随着喷水速度的增加,导流槽表面最大温度振荡程度逐渐减弱至消失,导流槽表面最大温度随之降低,最大汽化速率随之上升。向燃气射流喷水会改变流场形态,喷水位置不同会导致燃气射流轴线上物理参数的分布情况不同,水射流直接冲击燃气射流轴线的降温效果更好。该结论可为运载火箭发射过程提供一定参考。 展开更多
关键词 燃气射流 气液两相流 导流槽 喷水降温
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大温差两相流动诱导水锤冲击的数值模型
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作者 赵子祥 段钟弟 +1 位作者 孙浩然 薛鸿祥 《化工学报》 北大核心 2025年第S1期170-180,共11页
当冷水回流或注入蒸汽管路时,将在管道内形成大温差的两相流动,导致管内发生蒸汽凝结水锤现象,造成瞬态高峰压力脉冲。为了预报凝结水锤的压力载荷,建立一种计及管道截面弹性形变的可压缩两相流体六方程数学模型,通过真实物性状态方程... 当冷水回流或注入蒸汽管路时,将在管道内形成大温差的两相流动,导致管内发生蒸汽凝结水锤现象,造成瞬态高峰压力脉冲。为了预报凝结水锤的压力载荷,建立一种计及管道截面弹性形变的可压缩两相流体六方程数学模型,通过真实物性状态方程、两相流型判别公式和流动传热计算模型库予以封闭,并通过自编程序实现压力载荷的数值模拟。基于凝结水锤的PMK-2实验验证了模型的计算精度,压力峰值的预报结果与实验值偏差为1.7%。使用该模型对冷水注入蒸汽管道和非能动余热排出两种工况进行了计算研究。在冷水注入工况下发现:随着冷水流速提高,压力脉冲峰值增加;液相温度提高,压力峰值随之减小;当管道直径足够小时,将不再出现水锤现象。 展开更多
关键词 气液两相流 凝结 水锤 传质传热 数值模拟
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基于PKN模型的致密油藏注水诱导裂缝数值模拟方法
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作者 石登科 程时清 +3 位作者 赵丹凤 汪洋 刘秀伟 徐泽轩 《油气地质与采收率》 北大核心 2025年第1期174-185,共12页
裂缝性致密油藏注水过程中天然裂缝开启,能够扩大水驱波及体积,同时易形成水淹通道。因此,阐明天然裂缝开启对注水开发的影响,对于提高致密油藏水驱效果具有重要意义。提出一种将PKN模型与油水两相渗流模型耦合的方法,即利用嵌入式离散... 裂缝性致密油藏注水过程中天然裂缝开启,能够扩大水驱波及体积,同时易形成水淹通道。因此,阐明天然裂缝开启对注水开发的影响,对于提高致密油藏水驱效果具有重要意义。提出一种将PKN模型与油水两相渗流模型耦合的方法,即利用嵌入式离散裂缝建立精细表征水驱过程中裂缝动态变化的油藏数值模拟方法,将其结果与解析解对比验证其准确性。数值模拟结果显示:定压注水时井底处裂缝扩展速度呈现初期快后期慢的特征。注水诱导裂缝的扩展过程中,伴随着裂缝的开启闭合,裂缝内平均压力呈现波动。一注一采模式下,存在裂缝长度临界值,低于临界值有利于扩大水驱波及体积,高于临界值易引起水窜。利用提出的裂缝扩展耦合模型对X低压致密油藏开展不稳定注水数值模拟研究,结果表明不稳定注水能够适度诱导裂缝开启,增大水驱波及体积,避免油井快速水淹,极大地改善致密油藏水驱开发效果。 展开更多
关键词 PKN模型 两相渗流 致密油藏 数值模拟 不稳定注水
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考虑化学反应的激光诱导空化气泡动力学特性研究
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作者 王成彦 严红 +1 位作者 张睿帆 刘凡 《推进技术》 北大核心 2025年第7期73-84,共12页
空化气泡演化特性对于航空燃料高压射流雾化、激光等离子体点火助燃等过程有着重要的影响。本文结合实验与数值模拟,对单脉冲激光在液体水中诱导的空化气泡动力学特性进行研究,重点分析了化学反应过程对气泡演化特性的影响。实验中通过... 空化气泡演化特性对于航空燃料高压射流雾化、激光等离子体点火助燃等过程有着重要的影响。本文结合实验与数值模拟,对单脉冲激光在液体水中诱导的空化气泡动力学特性进行研究,重点分析了化学反应过程对气泡演化特性的影响。实验中通过高速摄影捕获了空化气泡在坍缩过程中的发光现象,证实了化学反应的存在。进一步通过数值模拟对比分析了有无化学反应时空化气泡动力学特性演化的差异,并与实验数据进行对比,验证了化学反应对气泡温度、压力和半径等的演化都有重要影响。气泡内水蒸气的分解导致了气泡温度的降低,不可凝气体的生成增强了气泡的二次膨胀过程,并且与实验结果吻合较好。进一步对比了同步气泡对间的相互作用,阐明了气泡形态发展对气泡动力学特性的影响规律。 展开更多
关键词 激光诱导 空化气泡 同步气泡对 水分解 激波 可压缩两相流
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高低跌坎消力池三维水流运动特性数值模拟
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作者 钟振宇 陈柏雨 蒋勤 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第22期9533-9541,共9页
泄洪消力池水流流态对有效削弱下泄水流能量,保障枢纽结构安全及其下游河道河岸稳定与通航建筑物引航道口门区通航水流条件具有重要影响。以向家坝枢纽高低跌坎式出流消力池为例,采用雷诺平均纳维-斯托克斯(Reynolds-aver-aged Navier-S... 泄洪消力池水流流态对有效削弱下泄水流能量,保障枢纽结构安全及其下游河道河岸稳定与通航建筑物引航道口门区通航水流条件具有重要影响。以向家坝枢纽高低跌坎式出流消力池为例,采用雷诺平均纳维-斯托克斯(Reynolds-aver-aged Navier-Stokes)方程,Realizable k-ε湍流模型和VOF自由表面追踪模型,建立用于复杂固壁边界条件下具有大自由液面变形的强非线性水气二相流三维数值计算模型,对坝面泄洪射流及其在消力池内的流动特性进行模拟研究。首先,基于向家坝枢纽单池泄洪水流运动物理模型试验,通过对比坝面泄洪射流产生的消力池下泄水流流态及表孔与中孔坝面时均压强的模拟结果与实测数据,验证本数值计算模型的模拟精度。在此基础上,模拟分析表孔、中孔单独泄洪及表、中孔联合泄流情景下消力池射流形态、水流结构及消力池与尾坎水面波动特性。结果表明,对高低跌坎式出流底流消能消力池,在相同泄洪流量条件下,不同的表、中孔坝面泄洪调度方式显著影响消力池淹没射流的三维水流运动结构;表、中孔联合泄流可实现多层多股射流的强烈掺混、有效耗散下泄水流能量、降低消力池及尾坎水面波动;所建立的三维湍流运动数值计算模型能够较好地再现高速射流及消力池水流运动。 展开更多
关键词 高低跌坎消力池 坝面泄洪射流 水气二相流 水流运动特性 三维数值模拟
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