电场和剪切场耦合作用下双液滴聚结数值模拟.pdf

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1、Vo1．36No．2第36卷第2期石油学报2015年2月ACTAPETROLEISINICAFeb．2015文章编号：0253—2697(2015)02—0238—08DOI：10．7623／syxb2O1502014电场和剪切场耦合作用下双液滴聚结数值模拟吕宇玲田成坤何利民张倩王朝霞。(1．中国石油大学储运与建筑工程学院山东青岛266580；2．中国石油集团工程设计有限责任公司北京迪威尔石油天然气技术开发有限公司北京100083)摘要：静电聚结设备中的液滴行为属于电流体动力学研究的重要内容，采用相场(phase~field)法，将电场与剪切场进行双向耦合，建立电场和剪切场协同作用下双

2、液滴运动、聚结数值模型，采用微观实验对数值模型的准确性进行验证，研究双液滴的运动、聚结规律及毛细数、电毛细数、剪切强度和液滴粒径等因素对双液滴聚结速率的影响。研究结果表明，电场和剪切场协同作用下双液滴的动态行为分为不聚结、聚结和聚结后破裂3种类型；电场和剪切场协同作用比单一场作用下的聚结效率提高63％～94％；毛细数、电毛细数及雷诺数对双液滴聚结时间的影响规律较好地符合HoIliday函数，一定范围内三者的增大均能明显提高双液滴聚结效率。本研究为复杂湍流场中液滴的电聚结和新型静电聚结设备的优化提供了理论基础。关键词：液滴；相场法；电场；剪切场；聚结中图分类号：TE866文献标识码：AN

3、umericalsimulationsonthedouble—dropletscoalescenceunderthecouplingeffectsofelectricfieldandshearingfieldLoYulingTianChengkunHeLiminZhangQianWangZhaoxia(1．CollegeofPipelineandCivilEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，ShandongQingdao266580，China；2．DWELLCompanyLimited，CNPCEngineeringCompanyLimite

4、d，Beijing100083，China)Abstract：Studiesonelectrohydrodynamicsmainlyfocusontheliquiddropletsinelectrostaticcoalescenceequipment．Inthepresentstud—y，theelectricfieldandshearingfieldisbi—directionallycoupledusingphase-fieldmethod；anumericalsimulationmodelisestablishedfordouble—dropletsmovementandcoal

5、escenceunderthesynergisticeffectsoftwofields；andtheaccuracyofthismodelisverifiedbymicro—scopicexperiments．Further，thisstudyexplorestheimpactofthelawofdouble-dropletsmovementandcoalescence，aswellascapillarynumber，electro—capillarynumber，shearingstrengthanddropletsizeonthecoalescencerate．Theresult

6、sindicatethatunderthesyner—gisticeffectsofelectricfieldandshearingfiled，thedynamicbehaviorsofdouble-dropletscanbedividedintothreetypes，i．e．，non-coalescence。coalescenceandbreak-upaftercoalescence．Thecoalescenceefficiencyinthecouplingfieldcanbeimprovedby63％～94％，ascomparedwiththatinasinglefield．The

7、influenceofthreefactorsincludingcapillarynumber，electro-capillarynumberandReynoldsnumberondouble-dropletscoalescencetimefitswellwiththeHollidayfunction，andthecoalescenceratecanbesignificantlyenhancedwiththethreefactorsincrea