基于激光阵列的管流非成岩NGH含砂量测试系统研究

发布时间：2023-04-15 14:58

　　伴随国际经济高速发展,石油作为不可再生能源的产量正逐渐减少,天然气水合物(Natural Gas Hydrate,简称NGH)作为新兴矿产资源,其碳储量巨大,是继致密气页岩气、煤层气之后最具有潜力的接替能源之一,在近几年引起广泛的关注。在海洋深水非成岩NGH固化流态开采模拟试验系统中,高压管道内流动的NGH砂含量测试方法的缺失亟待解决。本文在充分调研的基础上,根据深海天然气水合物的开采工艺与实际开采模拟试验需求,提出了一种基于阵列激光对射式的含砂量测试方法,并且完成了含砂量测试系统的总体设计方案,系统硬件及软件设计、器件选型及测试模型的制作。利用计算流体力学理论与FLUENT有限元仿真软件进行了管道中固相砂石颗粒与水合物颗粒的运动位置与运动趋势分析,对管道内砂石含量做了定性分析;针对非成岩NGH开采过程管流中的含砂量测试需求构建了含砂量的测试系统,其硬件部分主要分为光路及电路设计;光路部分的设计主要研究了激光基本特性、管流中固相砂石颗粒对阵列平行激光束的阻隔特点,并进行了光电器件选型及测试系统设计;电路部分主要进行了调制电路及总测试系统的电源供电电路设计;数据采集模块采用C语言编制软件...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 天然气水合物开采研究现状
        1.2.2 多相流研究现状
        1.2.3 管流含砂量测试现状
    1.3 课题来源及研究内容
    1.4 研究思路
第2章 管流含砂量测试系统总体方案设计
    2.1 系统的含砂量测试原理
        2.1.1 含砂量测试方法研究
        2.1.2 砂粒的光学影响特性
    2.2 系统设计指标
    2.3 系统设计原则
    2.4 含砂量测试系统的总体设计方案
        2.4.1 测试系统总体结构
        2.4.2 测试系统设计方案框图
        2.4.3 测试系统的实验平台设计
    2.5 本章小结
第3章 颗粒受力分析与管流砂粒仿真
    3.1 砂粒受力分析与流体介质控制方程
        3.1.1 砂粒受力分析
        3.1.2 流体介质控制方程
    3.2 计算流体力学的求解过程
    3.3 水平管道固液两相流动仿真设计
        3.3.1 仿真模型的建立
        3.3.2 颗粒运动模拟仿真
        3.3.3 结果分析
    3.4 弯管固液两相流动设计
        3.4.1 仿真模型建立
        3.4.2 颗粒运动模拟仿真及分析
    3.5 本章小结
第4章 含砂量测试系统的硬件设计
    4.1 含砂量测试系统的硬件选型
        4.1.1 系统的光源器件分析
        4.1.2 系统的接收光电器件分析
        4.1.3 数据采集模块分析
    4.2 光电系统平台搭建
        4.2.1 探测方式研究
        4.2.2 阵列式排布研究
        4.2.3 光电系统平台设计与加工
    4.3 系统电路设计
        4.3.1 光源调制驱动电路
        4.3.2 光电接收器件电路设计
        4.3.3 电源电路的设计
    4.4 本章小结
第5章 系统的软件设计与试验研究
    5.1 系统算法研究与程序设计
        5.1.1 算法程序研究
        5.1.2 系统软件程序设计
        5.1.3 人机交互界面
    5.2 实验装置制作及综合调试
    5.3 系统实验及结果分析
        5.3.1 多相流实验
        5.3.2 含砂量测试实验
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果



本文编号：3791069