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油水两相水平管流动规律研究

作者：张丽娜 Publish: 2006-1-11 Hits:-

【中文题名】

油水两相水平管流动规律研究

【英文题名】

【学科专业】

油气储运工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2006-1-11

【中关键词】

油水两相流,水平圆管,流型,摩阻压降,,

【英关键词】

oil-water two-phase flow,horizontal straight pipe,flow pattern,frictional pressure drop,

【分类导航】

工业技术>石油、天然气工业>石油、天然气储存与运输>油气输送与运输>管道输送>

【论文摘要】

油水两相混合流动是石油工业中经常遇到的现象,其流动规律研究具有重要的科学价值和广泛的工程应用价值。但是,由于油水两相流动的复杂性,其研究进程远远落后于气-液两相流的研究,已经成为多相流研究、多相混输技术、计量技术进一步研究的障碍。本文对油水两相流的流型分类、流型过渡准则和摩擦压降预测模型进行了深入、系统的研究。油水两相流既可以表现出牛顿流体性质,又可以表现出非牛顿流体性质。在以往的流型分类中,要么只对表现出牛顿流体性质的油水两相流进行分类,要么将这些性质混为一谈。本文根据油水两相流的流变学特性,对其进行重新分类,主要分为牛顿流动流体和非牛顿流动流体两大类,每一类中又根据具体的流动形态分为若干子类。准确确定油水两相流的流型,对研究油水两相流动规律有重要意义。流型判断可以采用流型图,也可以计算流型判断系数。但是,在计算技术迅速发展的今天,对油水两相流进行数值模拟时,需要知道流型转化的数学物理模型。本文深入探讨了流型之间的转变机理和过渡准则。对各流型之间的转变进行解析分析,得到分层流、分散流和环状流的流型稳定性判别式。并对分散流中的反相现象进行详细的探讨。压降计算是油...

【论文题纲】

1 绪论	8-19
1.1 研究背景	8-9
1.2 研究目的与意义	9-11
1.3 国内外研究现状	11-17
1.3.1 油水两相流发展简史	11-12
1.3.2 油水两相流的流型及转变机理研究	12-14
1.3.3 管材对油水两相流流动特性的影响	14-15
1.3.4 油水两相流压力梯度预测模型	15-17
1.4 研究的主要内容及成果	17
1.5 本文的主要创新点	17-19
2 水平管内油水两相流动的基本参数和基本方程	19-34
2.1 油水两相流的基本参数	19-24
2.1.1 质量流量、质量流速和质量相含率	19-20
2.1.2 体积流量、体积流速和体积相含率	20-21
2.1.3 两相混合流速和各相真实流速	21-22
2.1.4 截面相含率	22
2.1.5 滑动比和滑移速度	22
2.1.6 漂移速度和漂移流密度	22-23
2.1.7 两相混合物的密度	23-24
2.2 水平管内油水两相流动的基本方程	24-34
2.2.1 油水分层流动模型基本方程	25-27
2.2.2 油水分散流动模型基本方程	27
2.2.3 双流体模型基本方程	27-30
2.2.4 漂移模型基本方程	30-34
3 水平管内油水两相流的流型划分和流型图	34-55
3.1 概述	34-35
3.2 流型的测量方法	35-38
3.2.1 直接测量法	35-37
3.2.2 间接测量法	37-38
3.3 流型的辨识与划分	38-45
3.3.1 一种新的流型分类方法	38-39
3.3.2 牛顿流体流动	39-43
3.3.3 非牛顿流体流动	43-44
3.3.4 牛顿流体性质的流型分类系数	44
3.3.5 牛顿-非牛顿流体流型分类系数	44-45
3.4 流型图	45-49
3.4.1 Trallero流型图	45-46
3.4.2 N(a\|¨)dler%26Mewes流型图	46-47
3.4.3 陈杰流型图	47-48
3.4.4 吴铁军流型图	48-49
3.4.5 几种流型图的差异分析	49
3.5 流型研究展望	49-55
4 油水两相流流型转变机理及流型过渡准则	55-79
4.1 概述	55-56
4.2 分层/分散流动的转变机理及分层流稳定性判定准则	56-66
4.2.1 分层/分散流的转变机理	56
4.2.2 油水两相分层流动稳态时的基本方程	56-60
4.2.3 界面波的稳定性准则	60-64
4.2.4 结构稳定性的判断准则	64-66
4.3 分散流动的稳定性判据	66-69
4.3.1 分散流稳定性的预测基础	66-67
4.3.2 分散流稳定性判别式	67-69
4.4 环状流转变边界	69-73
4.4.1 物理现象描述	69-70
4.4.2 环状流的基本方程	70-71
4.4.3 环状流稳定性判别式	71-73
4.5 反相	73-79
4.5.1 反相发生的范围	73-74
4.5.2 反相预测模型	74-77
4.5.3 影响反相的主要因素	77-79
5 油水两相水平管流摩擦压降分析	79-89
5.1 概述	79-80
5.2 分层流动的摩擦压降模型	80-82
5.2.1 基本方程	80-81
5.2.2 剪切应力和摩擦压降计算	81-82
5.3 分散流动的摩擦压降模型	82-84
5.3.1 有效粘度	82-83
5.3.2 均相模型的摩擦压降计算	83-84
5.3.3 其他混合流动流型的摩擦压降	84
5.4 环形流动的摩擦压降模型	84-86
5.4.1 环散流流型的摩擦压降	84-85
5.4.2 环核流流型的摩擦压降	85-86
5.5 油水两相水平管流摩擦压降的影响因素分析	86-89
5.5.1 液体流速与含水率的影响	86-87
5.5.2 管材的影响	87-89
6 程序编制与计算	89-101
6.1 计算程序的编制	89-92
6.1.1 计算程序的运行环境与说明	89
6.1.2 计算程序能够实现的功能	89-90
6.1.3 程序运行界面	90-92
6.2 模型验证	92-101
6.2.1 流型分类系数计算	92-94
6.2.2 流型判断及结果分析	94-99
6.2.3 压降计算及结果分析	99-101
7 全文结论及建议	101-104
7.1 全文结论	101-102
7.2 今后研究的方向和建议	102-104
致谢	104-105
参考文献	105-109

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.62453



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