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对于气举阀动态力学性能策略

收藏本文 2024-03-26 点赞:10688 浏览:44395 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:气举阀是气举采油的关键部件。气举采油时,通过气举阀向油管中注入高压天然气,与油管中的液体混合后可降低其密度,以而达到卸载的目的。它由注入压力或生产压力制约开启。在一定的注入压力和生产压力下,阀杆行程取决于阀腔内流体和浮动阀杆的相互作用。由于气举阀流量与采油效率和成本紧密相关,由此,获取气举阀的动态力学性能是气举设计工艺中的重要课题。流场与阀杆的耦合作用,体现为流体对阀杆的作用力,以及阀杆对流场构成的运动边界条件。本论文基于对FLUENT软件用户自定义函数UDF的开发,实现了气体流动和阀杆运动的耦合模拟,建立了计算任意进出口压力下阀杆行程和流量的策略,并模拟研讨阀的内部构造与出口压力对流量之影响。论文采取FLUENT软件实现了阀腔内流场的模拟,通过非定常模拟的模拟手段,获得流场稳定后的定常解。采取固体域与流体域的分步交替算法,计算阀杆的平衡位置。模拟得到的流场体现了压力分布的均匀性,这与得到的阀杆的平衡位置相适应,证明了数值模拟的阀杆行程比经验公式更真实。论文进行了稳定注入压力与稳定生产压力两种气举阀性能试验的数值模拟,模拟结果证明阀中气体为超声速流动,拉瓦尔现象是导致流量堵塞的理由。探讨工作还用定常方式求解流体域,对速度场和压力的分布作出了一组对照和验证。探讨结果对工程运用具有参照价值。关键词:气举阀特性论文Fluent论文UDF论文流量堵塞论文

    摘要6-7

    Abstract7-8

    目录8-10

    第1章 绪论10-15

    1.1 探讨背景与实际作用10-11

    1.2 气举阀性能动态力学性能的内容与探讨策略11-12

    1.3 国内外探讨近况12-13

    1.4 本论文探讨内容与策略13-15

    第2章 计算流体力学基本论述15-24

    2.1 流体力学论述基础15-18

    2.1.1 制约方程15-16

    2.1.2 湍流的数值模拟16-17

    2.1.3 湍流的模拟17-18

    2.2 CFD中的数值策略18-24

    2.2.1 网格的划分18-19

    2.2.2 制约方程的有限体积法离散19-22

    2.2.3 流体域计算策略22-24

    第3章 流固耦合不足的分步交替迭代求解案例24-30

    3.1 流固耦合不足概述24

    3.2 气举阀的力学模型24-27

    3.2.1 流体模拟25-26

    3.2.2 固体部分26-27

    3.2.3 不足的流固耦合特性27

    3.3 分步交替迭代求解案例27-30

    3.3.1 基本检测设28

    3.3.2 求解流程28-30

    第4章 气举阀性能试验的数值模拟30-38

    4.1 流场的数值计算30-32

    4.1.1 物理模型的选择30

    4.1.2 坐标系的选择30-31

    4.1.3 建立网格31-32

    4.1.4 后处理与准确性评估32

    4.2 算例规划32-36

    4.2.1 气举阀性能试验32-33

    4.2.2 CPPT试验数值模拟33-36

    4.2.3 CIPT试验数值模拟36

    4.3 数值工具介绍36-38

    第5章 数值模拟的结果与浅析38-44

    5.1 稳定生产压力试验数值模拟结果38-41

    5.2 稳定注入压力试验数值模拟结果41-44

    第6章 气举阀动态力学性能探讨44-51

    6.1 关于“流量堵塞”的解释44-49

    6.1.1 论述推导44-46

    6.1.2 CPPT试验中的“流量堵塞”46-49

    6.1.3 CIPT试验中的“流量堵塞”49

    6.2 关于流体域求解方式的讨论49-51

    结论与展望51-52

    致谢52-53

    附录 关于流量堵塞的详细推导53-60

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