黏弹性流体湍流减阻机理研究
发布时间：2021-01-20 13:44
输油管道添加减阻剂（聚合物或表面活性剂等）输送是节能减排的一项重要技术,可用于提高已有输油管道的输量或减少输油管道的动力费用。添加减阻剂形成的黏弹性流体湍流流动阻力往往低于原牛顿流体,该湍流减阻现象早在上个世纪四十年代就有了相关报道,但减阻机理与伴随的传热弱化机理目前尚不明确,严重阻碍了添加剂湍流减阻技术的应用。为促进和指导该技术在输油管道中的应用,本文通过直接数值模拟研究了黏弹性流体各向同性湍流与槽道湍流流动。直接数值模拟方面,发展了黏弹性流体各向同性湍流流动与槽道湍流流动的直接数值模拟方法。采用二阶有界MINMOD格式离散黏弹性流体本构方程对流项,在保证计算稳定性的前提下提高计算精度。槽道湍流通过修正时层推进过程中的平均压力梯度来控制流量恒定。对比分析了MINMOD格式与Kurganov-Tadamor格式,发现MINMOD格式稳定性更强,计算效率更高。黏弹性流体各向同性湍流方面,推导并分析了该流动的湍流热通量输运方程,解释了黏弹性各向同性湍流传热弱化原因,即减阻剂一方面抑制湍流脉动从而减弱对流作用驱使湍流脉动由高温向低温传热,另一方面引入了驱使湍流脉动反向传热的弹性应力作用,导致...
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
非均匀网格系统
正变量, ij fc与, ij Cc之间的函数关 ,, ,, ,0 1 11 0 or 1ij C Cij C C ij Cij C ij Cc xc x cc c 二阶迎风二阶中心差一阶OD 组合格式下规正变量 与情况下使用二阶迎风与中心差构造张量分量ij ,fc的值介于ij ,DcC，即ij , f ij ,Cc c。总之使用 M量分量 不会越界。
图 2.5 初始能谱 4 20E k 0.01k exp 0 .14k条件下 1.5s 时速度等（u）值线图Fig. 2.5 Instantaneous contour of velocity, u with the initial energy spectrum,at 1.5s表 2.2 计算时间Table 2.2 Calculation time初始能谱 离散格式 (a)λ=0.5s (b)λ=2.0s (c)λ=4.0s (d)λ=MINMOD 15369s 15698s 15235s 158Kurganov-Tadamor 30658s 31256s 30958s 308 4 2k 0.02k exp 0.14kMINMOD 15299s 15512s 15860s 153Kurganov-Tadamor 31121s 31658s 31265s 308 4 2k 0.03k exp 0.14kMINMOD 16125s 15897s 15568s 159Kurganov-Tadamor 发散 发散 发散 发 4 2k 0.04k exp 0.14kMINMOD 发散 发散 发散 发Kurganov-Tadamor 发散 发散 发散 发
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面活性剂减阻流体传热与阻力关系试验研究[J]. 董正方,顾卫国,张红霞,王德忠. 水动力学研究与进展（A辑）. 2006(04)
[2]高分子减阻流场湍流结构实验研究[J]. 陈瑞芳,江志东,吴嘉. 大连理工大学学报. 1998(05)
[3]减阻剂在我国输油管道上的应用试验[J]. 胡通年. 油气储运. 1997(06)
[4]表面活性剂管道减阻及传热特性的研究[J]. 马祥琯,陶进. 水动力学研究与进展（A辑）. 1993(S1)
[5]聚甲基丙烯酸癸酯溶液的减阻性能和抗剪切性能的研究[J]. 李文端,李天华,张洁辉,徐僖. 油田化学. 1990(02)
本文编号：2989152
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
非均匀网格系统
正变量, ij fc与, ij Cc之间的函数关 ,, ,, ,0 1 11 0 or 1ij C Cij C C ij Cij C ij Cc xc x cc c 二阶迎风二阶中心差一阶OD 组合格式下规正变量 与情况下使用二阶迎风与中心差构造张量分量ij ,fc的值介于ij ,DcC，即ij , f ij ,Cc c。总之使用 M量分量 不会越界。
图 2.5 初始能谱 4 20E k 0.01k exp 0 .14k条件下 1.5s 时速度等（u）值线图Fig. 2.5 Instantaneous contour of velocity, u with the initial energy spectrum,at 1.5s表 2.2 计算时间Table 2.2 Calculation time初始能谱 离散格式 (a)λ=0.5s (b)λ=2.0s (c)λ=4.0s (d)λ=MINMOD 15369s 15698s 15235s 158Kurganov-Tadamor 30658s 31256s 30958s 308 4 2k 0.02k exp 0.14kMINMOD 15299s 15512s 15860s 153Kurganov-Tadamor 31121s 31658s 31265s 308 4 2k 0.03k exp 0.14kMINMOD 16125s 15897s 15568s 159Kurganov-Tadamor 发散 发散 发散 发 4 2k 0.04k exp 0.14kMINMOD 发散 发散 发散 发Kurganov-Tadamor 发散 发散 发散 发
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面活性剂减阻流体传热与阻力关系试验研究[J]. 董正方,顾卫国,张红霞,王德忠. 水动力学研究与进展（A辑）. 2006(04)
[2]高分子减阻流场湍流结构实验研究[J]. 陈瑞芳,江志东,吴嘉. 大连理工大学学报. 1998(05)
[3]减阻剂在我国输油管道上的应用试验[J]. 胡通年. 油气储运. 1997(06)
[4]表面活性剂管道减阻及传热特性的研究[J]. 马祥琯,陶进. 水动力学研究与进展（A辑）. 1993(S1)
[5]聚甲基丙烯酸癸酯溶液的减阻性能和抗剪切性能的研究[J]. 李文端,李天华,张洁辉,徐僖. 油田化学. 1990(02)
本文编号：2989152
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