基于LBM的后台阶流动特性研究

发布时间：2020-06-09 02:54

【摘要】：原油在地下储层内的流动十分复杂,地下储层以多孔介质结构为主,其中包含了大量台阶式结构。因此,本文选取后台阶流动为研究对象,研究原油单相及原油砂粒液固两相的后台阶流动特性。本文采用格子玻尔兹曼方法(LBM)对后台阶流动进行三维数值模拟,采用单松弛BGK模型对单相和多相后台阶流动进行求解,采用LBM-LES模型研究高雷诺数下的湍流流动。原油单相模拟结果表明:原油后台阶流动的明显特征为流动稳定后在台阶后部形成与台阶尺寸相近的旋涡结构。旋涡内部的流体与剪切分离层外部的流体之间存在较大的速度梯度,旋涡内部流体之间也存在一定的速度梯度。此外,流体的X方向、Y方向速度及速度值的分布都具有一定规律。通过对比发现ER等因素变化时会对后台阶流动特性造成影响。原油砂粒液固两相模拟结果表明:液相在液固两相后台阶流动过程中表现出的特性同单相时相近,固相与液相则有明显区别。流动稳定后,固相在台阶后有回流行为但不会形成旋涡,且少量砂粒最终沉积在台阶后方。沉积砂粒数量随时间推进而增加,最终趋于稳定。沉积砂粒分布规律为越靠近台阶后壁面和通道底部,砂粒越少。通过对比发现砂粒粒径越大、雷诺数越高、台阶高度越高,砂粒越不易沉积在台阶后方。液相粘度较低时,沉积砂粒数量随粘度增加而减小;液相粘度较高时规律相反。
【图文】：

第三章 液体单相后台阶流动特性研究第三章 液体单相后台阶流动特性研究本章主要应用格子玻尔兹曼方法对单相流体流经后台阶的情况进行三维数值。主要研究了单相单台阶时流体流动随时间的演进情况；流体的后台阶流动特内流体的速度分布；ER、台阶高度、雷诺数（包括高雷诺数的情况）等因素流动特性的影响；单相多台阶时流体后台阶流动特性的变化，包括多层台阶、多台阶等情况；台阶后加障碍物时流体后台阶流动特性的变化。 液体单相后台阶流动特性.1 后台阶流动随时间的演进情况

图 3.3 不同时刻旋涡区域流线分布图 3.2 表示不同时刻流体在通道内的速度矢量分布，时间分别为 2.0s、4.0s、6.0s、9.3s、10.0s。图 3.3 表示不同时刻台阶后部流体的流线分布。从图 3.2、图 3.3 中可以看
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE822

【参考文献】

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本文编号：2704060