资源描述：
《螺旋管道内幂律流体流动数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第26卷第4期石油学报Vol.26No.42005年7月ACTAPETROLEISINICAJuly2005文章编号:0253O2697(2005)04O0093O04螺旋管道内幂律流体流动数值模拟1121王克亮崔海清吴辅兵郑晓松(1.大庆石油学院石油工程学院黑龙江大庆163318;2.辽河石油勘探公司辽宁盘锦124109)摘要:螺旋管道可作为聚合物溶液的分层配注器。根据螺旋管道内聚合物溶液的流动特征,建立了正交螺旋坐标系下NavierOStokes方程。通过无因次分析,得到了螺旋管道内充分发展幂律流体流动的控制方程组。采用有限容积法,研究了圆截面螺旋管道内幂律流体的流
2、动规律;采用三角形网格进行了数值计算。讨论了曲率和挠度对二次流动、流函数等值线和轴向速度的影响,研究了不同曲率和挠度螺旋管道内流量与压力梯度之间的关系。在相同流量下,螺旋管挠度和曲率越大,压力梯度越大;挠度和曲率相同的螺旋管流量越大,压力梯度越大。关键词:螺旋管道;幂律流体;流体流动;有限容积法;数值计算;流量;压力梯度中图分类号:TE319文献标识码:ANumericalsimulationonpower2lawfluidflowinhelicalpipeswithcircularcross2section1121WANGKe2liangCUIHai2qingWUFu
3、2bingZHENGXiao2song(1.CollegeofPetroleumEngineering,DaqingPetroleumInstitute,Daqing163318,China;2.LiaohePetroleumExplorationCompany,Panjin124109,China)Abstract:Thehelicalpipecanbetakenasmulti2zoneflowregulatorofpolymerinjection.TheNavier2Strokesequationsfortheor2thogonalandhelicalcoordin
4、atesystemwereestablishedaccordingtothefeaturesofpolymersolutionflowinhelicalpipes.Thegover2ningequationsforfullydevelopedflowofpower2lawfluidinhelicalpipeswereobtainedbyusingdimensionlessanalysismethod.Thepower2lawfluidflowinhelicalpipeswithcircularsectionswasstudiedbyusingfinitevolumeme
5、thod.Thetrianglemeshwasappliedtonumericalcalculation.Theeffectsofcurvatureandtorsiononsecondaryflow,isolineofstreamfunctionanddistributionoftheax2ialvelocityofflowwerediscussed.Numericalcalculationshowsthatthepressuregradientincreaseswiththeincrementofflowfluxforthehelicalpipeswiththesam
6、ecurvatureandtorsion,andthepressuregradientincreasewiththeincrementofcurvatureandtor2sionforthehelicalpipeswiththesameflowflux.Keywords:helicalpipes;power2lawfluid;fluidflow;finitevolumemethod;numericalcalculation;flowflux;pressuregradient对注入聚合物溶液的注水井进行分层配注时,采1正交螺旋坐标系下幂律流体流动控用传统的普通水嘴作为分层
7、配注器,将会造成聚合物制方程组的建立溶液的剪切降解,因此提出了用螺旋管道代替普通水嘴作为分层配注器的新方法。螺旋管道是一种复杂的螺旋管道示意图和螺旋坐标系如图1和图2所曲线管道,目前已有的研究成果都是针对牛顿流体的示,曲率k和挠度τ计算公式分别如下:22-1粘性流动。而聚合物溶液是一种非牛顿流体,可用幂k=c(b+c)(1)τ22-1律模式来描述其流变特性,关于幂律流体在螺旋管道=b(b+c)[1][2]内流动的研究很少。笔者采用有限容积法研究了式中b为常数;a为螺旋管半径;c为螺旋管中心线幂律流体在圆截面螺旋管道内的等温定常流动,讨论曲
