基于格子Boltzmann模擬方法的水包油流動特性研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、國家自然科學基金資助項目(資助號:41174109)“十二五”國家科技重大專項課題資助(資助號:2011ZX05020006)基于格子基于格子Boltzmann模擬方法的模擬方法的水包油流動特性研究水包油流動特性研究OilInWaterFlowacteristicsBasedontheLatticeBoltzmannSimulationMethod學科專業(yè):控制工程研究生:馬文聰指導教師:金寧德教授企業(yè)導師:馬文衡高級工程師天津大學電氣

2、與自動化工程學院二零一三年十二月摘要油水兩相流廣泛存在石油生產(chǎn)過程中,研究油水兩相流流動特性對于了解優(yōu)化油井生產(chǎn)有著重要意義。由于當前多數(shù)油井長期注水和低滲液等原因,低流速高含水垂直上升油水兩相流已成為石油生產(chǎn)中重要的生產(chǎn)現(xiàn)象。其油水兩相流的主要流型為水包油泡狀流,對水包油泡狀流局部流動特性的研究將揭示水包油泡狀流流動結構和演化機制的信息。本課題基于兩相流格子Boltzmann模擬方法,對低流速高含水垂直上升油水兩相流水包油泡狀流流動特

3、性進行了模擬仿真,考察了水包油泡狀流的泡群運動特性。格子Boltzmann模擬的分散相油泡群運動與動態(tài)實驗結果較為吻合,解釋了油泡群(單油泡到多油泡群)復雜隨機運動產(chǎn)生的原因與演化過程。論文取得了如下創(chuàng)新點:1.對垂直上升油水兩相流單油泡和兩油泡局部流動特性進行了模擬,發(fā)現(xiàn)單油泡流動時呈現(xiàn)橢球狀方式。對兩油泡非并排和并排流動模擬結論如下:兩油泡非并排流動時存在小油泡追趕大油泡現(xiàn)象,當小油泡碰撞大油泡時,會導致大油泡變形,繼而產(chǎn)生兩油泡彈

4、開現(xiàn)象,上述小油泡追趕大油泡現(xiàn)象與單油泡浮升速度受泡徑影響的實驗結論相吻合;兩油泡并排流動時存在互相吸引和復雜隨機擺動現(xiàn)象,起因于泡吸原理和湍流作用因素。2.對多油泡群局部流動特性進行了模擬,發(fā)現(xiàn)多油泡流動也存在油泡互相吸引和復雜隨機擺動現(xiàn)象,致使多油泡群存在復雜相互作用及運動軌跡。實驗結果表明,格子Boltzmann方法模擬的水包油油泡群運動特征與實驗拍攝結果較為吻合,為油水兩相流流動特性研究提供了一種有效的模擬分析工具。關鍵詞關鍵詞

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