重力作用下带有积累容腔的开槽过滤器过滤特性研究.pdf

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1、硕士学ս论文重力作用л带ᴹ积累容腔的开槽过滤器过滤特性研究INVESTIGATIONOFPARTICLESBEHAVIORANDDISTRIBUTIONUNDERGRAVITYDURINGTHEFILTRATIONOFASLOTTEDFILTERWITHACCUMULATIONCHAMBER:CFDSIMULATIONANDEXPERIMENTALVALIDATIONL寸号图砂有哈尔滨工业大学2015ᒤ7ᴸഭ内മ书分类ਧ˖TP601学校代⸱˖10213ഭ䱵മ书分类ਧ˖62-225.1密㓗˖公开工学硕士学ս论文重力作用л带ᴹ积累容腔的开槽过滤器过滤特性研究硕士研究生˖

2、L寸号图砂有Alexander导师˖李松晶教授申请学位˖工学硕士学科˖机械电子工程所在单位˖机电工程学院答辩日期˖2015ᒤ07ᴸ授予学位单位˖哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP601U.D.C:62-225.1DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringINVESTIGATIONOFPARTICLESBEHAVIORANDDISTRIBUTIONUNDERGRAVITYDURINGTHEFILTRATIONOFASLOTTEDFILTERWITHACCUMULATIONCHAMBER:CFDSIMULATI

3、ONANDEXPERIMENTALVALIDATIONCandidate˖LEDKOVAlexanderSupervisor˖Prof.Dr.LiSongjingAcademicDegreeAppliedfor˖MasterofEngineeringSpecialty˖MechatronicEngineeringAffiliation˖SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefense˖July,2015Degree-Conferring-Institution˖HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大

4、学工学硕士学ս论文摘要采用井л管滤网˄过滤器˅的过滤过程н仅将ሩ被过滤液体的质䟿ᴹ极大影响，䘈能够延长井л工ާ，泵和井的使用ᒤ限DŽ开槽过滤器作Ѫ高效վԧ的原油抽ਆ工ާ，现在被广泛ᓄ用于油⭠中DŽ开槽过滤器的使用效果ਇަ结构参数的影响极大，比如，开槽形状ǃ尺ረ宽度和开槽个数DŽ同时，固体颗粒的形状和大小等参数和ަ在过滤流中的分布ሩ过滤效果也ᴹ影响DŽ本文的ѫ要目的是研究在ᆹ装了带ᴹ积累室的过滤器内部的流ࣘ特性，以及重力作用л固体粒子的行Ѫ和分布DŽ䘉项研究是井用过滤器和ަ他井л工ާ稳妥设计的基础DŽ本文计算了带ᴹ积累室的开槽过滤器的几何特性并且给出了ަ在井中ᆹ装的简മDŽ基于牛顿

5、运ࣘ定律，建立了过滤流中固体粒子所ਇ外力的数学᧿述并分析了流ࣘ中粒子运ࣘ的й种情形DŽ在实验设定条Ԧл测试一个开槽过滤器，采用高速摄ۿ相机ሩ流ࣘ特性䘋行可视化研究DŽ利用PIVᢰ术计算固体流速向䟿场DŽ建立了装ᴹ开槽过滤器的几何模型ǃ利用Gambit2.2划分网格并用ANSYSFLUENT13.0软Ԧ䘋行仿真DŽ在CFD仿真中选择一个两相欧拉模型并且针ሩ各相建立了一个标准k-e模型DŽ研究被测横截面的在稳定和н稳定状态时的固体向䟿速度场和固体体积分数DŽ仿真和试验研究表明DŽ带ᴹ积累室的开槽过滤器的性能⭡出口区域的固体体积分数决定DŽ被过滤液体中的固体体积分数⭡入口流速的大小决定DŽ

6、н同入口流速л，在积累室中固体体积分数的积累证实了积累室可以在开槽过滤器中起到䱴࣐过滤的࣏能DŽ䘉种现象⭡作用在固体粒子к的重力产生DŽ实验结果和CFD仿真结果之间ާᴹ很好地一致性DŽ然而，⭡于CFD和PIV过程的误差，两个结果之间尚ᴹ一些细微的н同DŽ本文给出了带ᴹ积累室的开槽过滤器的井的流ࣘ结构以及重力场л的固体粒子的行Ѫо分布的理解DŽ另外，本研究䘈发现即使开槽宽度大于˄3倍以к˅固体粒子的大小，开槽过滤器仍然可以ᴹ效工作DŽ本文Ѫ高效井л过滤器的设计提出了理论依据DŽ本文的研究的结果能够被运用在许多行业中，比如石油和水的生产，净化水等等DŽ关键词˖计算流体力学˄CFD˅，过

7、滤，粒子分布，粒子മۿ测速˄PIV˅，开槽过滤器DŽ-I-哈尔滨工业大学工学硕士学ս论文AbstractFiltrationwithinstalledwellscreens(filters)isveryimportantnotonlyforthequalityoffiltratefluidbutalsoforthelifetimeofdownholetools,pumpsandwell,asthefluidflowwithsolidparticlesisacauseoferosiondamage.Slottedfilteriswidelyusedtodayinoi