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《固体颗粒在液体中沉降速度的计算方法评述_吴宁》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、石油钻采工艺2000年(第22卷)第2期51固体颗粒在液体中沉降速度的计算方法评述吴宁张琪曲占庆(石油大学石油工程系,山东东营257062)摘要固体颗粒在液体中的阻力系数和沉降速度的计算直接关系到现场有关工艺的设计。在固、液多相流计算中普遍采用漂移流动模型,固相在静止液体中的沉降速度是建立漂移流动模型的基础,因此,有必要深入了解固体颗粒在静止液体中的沉降动力学特性。综述了固体颗粒在静止液体中发生自由沉降和干涉沉降的阻力系数和沉降速度的计算相关式以及这些相关式的使用范围,并且考虑了颗粒形状和边界条件等因素对沉降速度的影响。主题词固体颗粒液体沉降速度阻力系数计算方法作者
2、简介吴宁,1974年生。1998年获大庆石油学院油气田开发工程硕士学位。现在攻读油气田开发工程博士学位。张琪,1936年生。1958年毕业于北京石油学院,现为教授,博士生导师,本刊编委。曲占庆,1963年生。1986年毕业于华东石油学院开发系,现为讲师。22在石油开采过程中存在着许多固、液多相流问(s-)gdgds-ut==(3)1818题。固体颗粒在液体中的阻力系数和沉降速度是有[2][3]奥森(Oseen)、戈尔茨坦(Goldstein)、冈恰关工程设计的重要技术参数。在固、液多相流计算中[4]洛夫(!∀#∃)在斯托克斯分析的基础上,也分别普
3、遍采用漂移流动模型,固相在静止液体中的沉降速度是建立漂移流动模型的基础,因此,有必要深入给出了作层流沉降时圆球形固体颗粒的阻力系数和自由沉降速度表达式。了解固体颗粒在静止液体中的沉降动力学特性。本(2)过渡区沉降(14、顿液体中的自由沉降速区的圆球颗粒的自由沉降速度ut。度在液体中固体颗粒受重力和浮力的作用,根据南京水利科学研究所窦国仁[6]和冈恰洛夫[4]也固体颗粒的受力分析,可得到直径为d的圆球形固分别提出处理过渡紊流沉降状态泥砂沉降末速的计体颗粒在静止液体中沉降速度的一般公式算方法。241s-(3)紊流区沉降(10005、粒与液体之把(5)式带入(1)式,得固体颗粒的自由沉降速间的相对运动是层流。度为[1]早在1851年,斯托克斯就给出了作层流沉降s-ut=1.72×gd(6)时圆球形固体颗粒的阻力系数[4]24冈恰洛夫也给出了关于紊流区固体颗粒的沉Cd=(2)Re降速度公式。圆球形固体颗粒的自由沉降速度为(4)边界层紊流区。随着雷诺数的增加,到了另52石油钻采工艺2000年(第22卷)第2期一个临界状态,边界层内的液体流动也由层流变成粒在液体中处于沉降状态,则可由下式计算其沉降了紊流,液流分离点忽然后移,分离区缩小,区内压速度力增大,这就使阻力系数忽然下降,当球体表面光滑du
6、t=[0.0702gd(s-)-o](12)5∞时,上述现象出现在雷诺数为2×10的情况,随着球体表面粗糙度的增加,临界雷诺数相应减小[7]。由以上讨论可知,在宾汉液体中的颗粒沉降阻力系数只与广义颗粒雷诺数Re有关,颗粒在宾汉对于这个区域内的阻力系数计算式也有一些,液体中具有沉降和自然悬浮两种状态。可参见文献[8],但这种情况应用较少。2.圆球形固体颗粒在非牛顿液体中的沉降在(3)圆球形固体颗粒在赫-巴流体中的自由沉工业生产过程中存在着大量非牛顿液体。因此需了降速度。早在20世纪60年代,国外就有人提出解固体颗粒在非牛顿液体中的沉降。Herschel-Bul
7、key's流变模式。在国内,一般将符合(1)圆球形固体颗粒在幂律液体中的自由沉降。Herschel-Bulkey's流变模式的流体称为赫—巴流[9][10]体。该流体的流变模式为GuDazhi,TannerRI、岳湘安等采用数值模拟N方法建立了修正系数Cx的相关式=duo+K(13)2drCx=1.02431+1.44798n-1.47229n(7)[12]刘永建给出的圆球形固体颗粒在赫—巴流则阻力系数相关式体中的自由沉降速度公式为242Cd=(1.02431+1.44798n-1.47229n)(8)1Repd1N1ut=[d(s-)g-6o]N(1
