井下变螺距螺旋气液分离器的压力损失及分离性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51574161
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    66.0万
  • 负责人：
    周晓君
  • 依托单位：
    上海大学
  • 学科分类：
    E0402.油气开采
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Downhole spiral separator is a gas-liquid separation device which has the advantages of simple structure and high efficiency. The study on screw type gas-liquid separation mechanism is not perfect. The rheological parameters of water cut oil and gas-liquid would be test by experiment in this project. The section gas rate test device of the spiral gas-liquid separator would be developed. The visualization experimental device for the spiral separator would be established. The gas-liquid flow through the spiral separator would be simulated. The different flow pattern of gas-liquid spiral flow would be observed under different velocity. The non Newtonian liquid flow field simulation method, the gas-liquid interface capturing method and interface parameters processing method would be researched in this project. The numerical simulation of the bubble motion in the helical flow would be completed. The experimental tests and numerical simulation method of the spiral gas-liquid flow would be formed. The movement of bubbles in the screw centrifugal force field, and the characteristics of gas-liquid separation and bubble coalescence would be studied. The flow resistance calculation method of separator would be obtained. The effect mechanism of screw blade structure parameters on the separation performance would be explored.
井下螺旋分离器是一种结构简单和高效的气液分离装置，国内外对螺旋式气液两相分离机理的研究尚不完善。本项申请对含水原油和含气采出液的流变物性参数进行实验研究，研发用于螺旋气液分离器的截面含气率测试装置，建立可视化螺旋分离器实验装置，模拟含气采出液通过螺旋分离器的流动过程，观测不同流速条件下气液螺旋流的流动型态及其变化特征，研究非牛顿液体连续相流场模拟方法、气液界面捕捉方法和界面参数不连续处理方法，进行螺旋流场中的气泡运动数值模拟，形成螺旋气液流动的实验测试和数值模拟方法。研究在螺旋式离心力场下的分散相气泡运动规律，以及气液分离和气泡聚并、胀大的特征，获得分离器流动阻力的计算方法，探索螺旋片结构参数对气液分离性能的影响机理，为井下气液分离器的设计提供理论依据。

结项摘要

螺旋分离器是一种应用于石油开采中的高效气液分离装置。本项目研究了双螺旋变螺距螺旋分离器流动特性及分离机理，并通过实验验证了研究结果的准确性。运用计算流体动力学方法，建立螺旋分离器流场的控制方程，采用RNG k-ε湍流模型对双螺旋变螺距螺旋分离器内流场进行了数值模拟研究，得到了幂律流体在双螺旋变螺距螺旋分离器内流动的压力分布特性与速度分布特性。研究了不同工况下单相流和气液两相流在螺旋分离器中压力损失和流量特性。通过对传统计算公式分析，得到了单相流和气液两相流在双螺旋变螺距螺旋分离器流动的摩擦阻力系数公式。.螺旋分离器中二次流的存在，使得局部阻力增加，继而能量损失加大。本项目研究了螺旋分离器在不同流速、不同螺距二次流流动特性。根据模拟结果，得到了阻力系数与迪恩数关系曲线。综合考虑速度、螺距和二次涡流个数，得到了合适的螺距变化范围。.通常认为螺旋分离器是按照离心分离原理实现井下气液分离，分离机理并不完善。研究在固体壁面附近剪切层内还存在强烈的剪切作用力，使得束缚在液滴中气泡的克服表面张力而提出了壁面剪切层辅助分离；分离器内由下而上，随着混合介质位能及动能的增加，引起压力下降，使部分小气泡膨胀，获得被分离的向心力而提出了压力辅助分离机理。通过对不同工况不同结构分离器分离效率的模拟计算分析，得到螺旋分离器分离效率的影响因素，为工程优化设计螺旋分离器提供了参考依据。.为了验证数值模拟的有效性及合理性，利用室内螺旋分离器气液分离实验装置，通过改变操作参数，分别对单螺旋定螺距螺旋分离器和双螺旋变螺距螺旋分离器进行实验研究，其模拟结果与实验结果较为接近，进一步验证了模拟结果的合理性和准确性。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（3）
专利数量（0）
Flow characteristics of external gear pumps considering trapped volume
考虑截留体积的外啮合齿轮泵的流量特性
  • DOI：
    10.1177/1687814016674100
  • 发表时间：
    2016-10
  • 期刊：
    Advances in Mechanical Engineering
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Xiaoru Hao;Xiaojun Zhou
  • 通讯作者：
    Xiaojun Zhou
螺旋分离器内的压力数值模拟
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    工业控制计算机
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    周创创;周晓君;郭华;张开宏
  • 通讯作者：
    张开宏
Investigation of hydraulic performance in an axial flow blood pump with different guide vane outlet angle.
不同导叶出口角轴流血泵水力性能研究
  • DOI：
    10.1177/1687814017715423
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Advances in Mechanical Engineering
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Xiaohu Sang;Xiaojun Zhou
  • 通讯作者：
    Xiaojun Zhou
Research on Hemolytic Performance of VADs with Non-Newtonian Fluids Method
非牛顿流体法研究VAD的溶血性能
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Basic and Clinical Pharmacology and Toxicology
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Lin Yang;Sang Xiaohu;Zhou Xiaojun;Xiao Shungen
  • 通讯作者：
    Xiao Shungen
Radial force within two-stage axial-flow blood pump based on LES
基于LES的两级轴流血泵内径向力
  • DOI：
    10.21595/jve.2016.17537
  • 发表时间：
    2017-03
  • 期刊：
    Journal of Vibroengineering
  • 影响因子：
    1
  • 作者：
    Sang Xiaohu;Zhou Xiaojun;Liu Xiaoguang;Hao Xiaoru
  • 通讯作者：
    Hao Xiaoru

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其他文献

Fractional-order PID controller tuning using continuous state transition algorithm
使用连续状态转换算法的分数阶 PID 控制器整定
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    Neural Computing & Applications
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    张凤雪;阳春华;周晓君;桂卫华
  • 通讯作者：
    桂卫华
状态转移算法原理与应用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    周晓君;阳春华;桂卫华
  • 通讯作者：
    桂卫华
增强UV-B辐射对喜树生理指标及喜树碱含量的影响（英文）
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王玲丽;周晓君;刘文哲
  • 通讯作者：
    刘文哲
A novel hybrid model based on Bernstein polynomial with mixture of Gaussians for wind power forecasting
一种基于混合高斯伯恩斯坦多项式的新型风电功率预测混合模型
  • DOI：
    10.1016/j.apenergy.2021.116545
  • 发表时间：
    2021-03
  • 期刊：
    Applied Energy
  • 影响因子：
    11.2
  • 作者：
    董颖超;张宏立;王聪;周晓君
  • 通讯作者：
    周晓君
植物的性别:透过现象看本质
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    生物学教学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    周晓君;董媛
  • 通讯作者：
    董媛

其他文献

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物理振动作用下的原油流变性及岩石润湿性研究
  • 批准号：
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  • 项目类别：
    面上项目

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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