泡沫流體管內(nèi)流動(dòng)與傳熱規(guī)律的研究.pdf

1、針對石油工程中泡沫流體的應(yīng)用背景,設(shè)計(jì)、安裝了一套泡沫流體管內(nèi)流動(dòng)與傳熱的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),結(jié)合數(shù)值模擬方法,以空氣、水、起泡劑等為工作介質(zhì),對泡沫流體的流變模式、水力計(jì)算方法以及強(qiáng)制對流傳熱特性進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。
　　 實(shí)驗(yàn)表明,可以采用冪律方程作為泡沫流體的流變模式,并擬合得到了不同工況下泡沫流體的流變方程,通過實(shí)驗(yàn)研究了泡沫質(zhì)量、溫度、壓力及起泡劑濃度等對泡沫流體流變性的影響。
　　 采用算術(shù)平均值和平均相對偏差對現(xiàn)有

2、的計(jì)算冪律流體在管內(nèi)湍流流動(dòng)時(shí)摩阻系數(shù)的計(jì)算方法進(jìn)行了對比分析,確定了可用于計(jì)算不同流變指數(shù)下泡沫流體摩阻系數(shù)的公式。對賓漢流體在管內(nèi)湍流流動(dòng)時(shí)摩阻系數(shù)的兩種計(jì)算方法進(jìn)行了比較。分析了雷諾數(shù)、流變指數(shù)和屈服應(yīng)力與壁面剪切應(yīng)力的比值對屈服假塑性流體湍流摩阻系數(shù)的影響。
　　 對泡沫流體在管內(nèi)的層流流動(dòng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)表明,現(xiàn)有的摩阻系數(shù)計(jì)算公式用于泡沫流體時(shí)具有很高的精度,通過實(shí)驗(yàn)確定了泡沫質(zhì)量、溫度、壓力和起泡劑濃度等對摩阻

3、系數(shù)的影響。
　　 以Pigford公式為基礎(chǔ),通過實(shí)驗(yàn)擬合得到了適合于泡沫流體管內(nèi)對流傳熱的關(guān)聯(lián)式,并研究了流速、泡沫質(zhì)量、壁面溫度、壓力及起泡劑濃度對對流傳熱特性的影響。結(jié)果表明,平均努塞爾數(shù)隨流速、泡沫質(zhì)量和起泡劑濃度的增加而增大,隨壓力的升高稍微增加,隨溫度的增加呈現(xiàn)降低的趨勢。
　　 建立了泡沫流體在管內(nèi)流動(dòng)與傳熱的物理與數(shù)學(xué)模型,采用SIMPLE算法對泡沫流體在管內(nèi)的流動(dòng)與傳熱進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的