為研究井下旋流器在含砂工況下的應(yīng)用并得到最佳分離效果,基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法,采用雷諾應(yīng)力模型,以軸入倒錐式水力旋流器為研究對(duì)象,開(kāi)展采出液含砂對(duì)旋流器的流場(chǎng)特性及分離性能影響的數(shù)值模擬分析,分析了含砂體積分?jǐn)?shù)的變化對(duì)旋流器速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、濃度場(chǎng)及分離效率的影響并開(kāi)展了試驗(yàn)驗(yàn)證。研究結(jié)果表明:隨著含砂體積分?jǐn)?shù)的逐漸增加,旋流器的油水分離效率呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì);在含砂體積分?jǐn)?shù)小于1. 0%時(shí),分離效率隨著含砂體積分?jǐn)?shù)的增加而增大;在含砂體積分?jǐn)?shù)為1. 0%時(shí),分離效率達(dá)到最大值98. 74%;隨著含砂體積分?jǐn)?shù)的繼續(xù)增加,分離效率隨之逐漸降低,在含砂體積分?jǐn)?shù)達(dá)到7. 0%時(shí),旋流器分離效率降低到97. 01%。研究結(jié)果可為油水分離水力旋流器的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提供參考。

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【部分圖文】：

圖1軸入倒錐式水力旋流器結(jié)構(gòu)示意圖

軸入倒錐式水力旋流器的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，主要由入口段、螺旋增壓流道、圓柱段、錐段、尾管段及倒錐等部分組成[24]。其分離原理為:油水混合液從軸向入口進(jìn)入到螺旋流道，螺旋流道的作用是使沿軸向運(yùn)動(dòng)的液流變成高速旋轉(zhuǎn)的液流，液流經(jīng)過(guò)圓柱端在錐段實(shí)現(xiàn)分離，輕質(zhì)油相從溢流口排出;重質(zhì)水相順著底流....

圖2軸入倒錐式旋流器網(wǎng)格劃分示意圖

運(yùn)用Gambit軟件對(duì)軸入倒錐式旋流器進(jìn)行網(wǎng)格劃分，選擇六面體和正四面體網(wǎng)格。同時(shí)進(jìn)行網(wǎng)格獨(dú)立性檢驗(yàn)，以旋流器的分離效率為指標(biāo)，在網(wǎng)格數(shù)分別為3.01975×105、3.54207×105、4.09464×105、4.55465×105和5.37821×105條件下進(jìn)行數(shù)....

圖3不同含砂體積分?jǐn)?shù)時(shí)S2截面徑向速度分布

模擬得出S2截面上徑向速度分布隨含砂體積分?jǐn)?shù)變化情況，如圖3所示。由圖3可知，旋流器內(nèi)S2截面上徑向速度沿旋流器軸心呈對(duì)稱(chēng)分布，且在半徑方向上由旋流器壁到軸心位置徑向速度呈現(xiàn)出先升高后降低而后又升高的趨勢(shì)。首先在旋流器近壁處向軸心方向徑向速度逐漸上升，這是因?yàn)槠鞅谔帉?duì)流體有黏滯作....

圖4不同含砂體積分?jǐn)?shù)時(shí)S2截面軸向速度分布

模擬得出不同含砂體積分?jǐn)?shù)條件下S2截面軸向速度分布，如圖4所示。由圖4可知，該截面上的軸向速度大致呈對(duì)稱(chēng)分布，在零軸向速度包絡(luò)面外側(cè)時(shí)，即邊壁到零軸速包絡(luò)面區(qū)域內(nèi)，軸向速度呈先升高后降低的趨勢(shì)。這是因?yàn)樾髌鞅趯?duì)流體的黏滯作用致使邊壁處軸向速度值較小。同時(shí)在零軸速包絡(luò)面內(nèi)側(cè)到軸心....

本文編號(hào)：3927728