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Comparison of numerical simulations and experiments in conical gas–solid spouted bed

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2015年第10期23卷 1579-1586页

作者：王淑彦邵宝力刘锐赵健刘扬刘义坤杨树人 School of Petroleum Engineering Northeast Petroleum University Institute of Petroleum Chemical Jilin University of Chemical Technology

Flow behavior of gas and particles in conical spouted beds is experimentally studied and simulated using the twofluid gas-solid model with the kinetic theory of granular *** bed pressure drop and fountain height are measured in a conical spouted bed of 100 mm *** different gas *** simulation results are compared with measurements of bed pressure drop and fountain *** comparison shows that the drag coefficient model used in cylindrical beds under-predicted bed pressure drop and fountain height in conical spouted beds due to the partial weight of particles supported by the inclined side *** is found that the numerical results using the drag coefficient model proposed based on the conical spouted bed in this study are in good agreement with experimental *** present study provides a useful basis for further works on the CFD simulation of conical spouted bed.

关键词： Fluidization Simulation Experiment Conical spouted bed Drag coefficient model Computational fluid dynamics

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液固流化床内二元颗粒流动特性数值模拟研究

工程热物理学报 2023年第8期44卷 2144-2152页

作者：谢磊贾雨彬陈曦邵宝力王淑彦东北石油大学石油工程学院大庆163318

本研究采用液固两相欧拉-多流体模型和多相质点网格法(MP-PIC),结合不同曳力模型对液固流化床内不同密度的二元颗粒流动特性进行数值模拟研究。模拟结果表明,欧拉-欧拉双流体模型(TFM)和多相质点网格法(MP-PIC)都能预测液固流化床内二... 详细信息

本研究采用液固两相欧拉-多流体模型和多相质点网格法(MP-PIC),结合不同曳力模型对液固流化床内不同密度的二元颗粒流动特性进行数值模拟研究。模拟结果表明,欧拉-欧拉双流体模型(TFM)和多相质点网格法(MP-PIC)都能预测液固流化床内二元颗粒流动过程,但多相质量网格法(MP-PIC)的预测结果能够再现液固流化床内二元颗粒的分离特性。相比于Gidaspow、Wen-Yu曳力模型,BVK曳力模型考虑了多组分的流动,对二元颗粒系统具有更好的适用性。动态分离指数被用于定量分析液固流化床内二元颗粒的分离特性,随着颗粒的流动,颗粒的分离指数先急剧增加然后缓慢减小,最终趋于稳定达到动态分离。通过对颗粒弥散系数和颗粒拟温度的分析,发现双组分颗粒的相互作用存在明显差异,多相质量网格法(MP-PIC)能更好预测粒子之间的局部相互作用。

关键词：液固流化床二元颗粒混合与分离多相质点网格法(MP-PIC)

基于粗糙颗粒动理学流化床内颗粒与幂律流体两相流动特性的数值模拟研究

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化工学报 2020年第4期71卷 1528-1539页

作者：田瑞超王淑彦邵宝力李好婷王玉琳东北石油大学石油工程学院黑龙江大庆163318

在颗粒动理学理论(KTGF)的基础上,通过引入表征粗糙颗粒摩擦和切向非弹性的切向弹性恢复系数β,以及综合反映颗粒平动和旋转运动脉动强度的颗粒拟总温e0,结合输运理论建立了考虑颗粒旋转作用的颗粒相质量、动量和颗粒拟总温守恒方程。... 详细信息

在颗粒动理学理论(KTGF)的基础上,通过引入表征粗糙颗粒摩擦和切向非弹性的切向弹性恢复系数β,以及综合反映颗粒平动和旋转运动脉动强度的颗粒拟总温e0,结合输运理论建立了考虑颗粒旋转作用的颗粒相质量、动量和颗粒拟总温守恒方程。并在求解了同时具有平动和旋转运动的能量耗散和颗粒相应力等参数的前提下提出了颗粒相压力、剪切黏度和能量耗散等本构关系式以及边界条件,最终得出了粗糙颗粒动理学理论(KTRS)。通过改变液相的流变特性,分析了幂律流变模型中流动指数n和稠度系数Kl对流化床内流固两相流动特性的影响,模拟结果表明:随着流动指数和稠度系数的增大,液相湍动能耗散率逐渐增大,而颗粒相压力逐渐减小,颗粒旋转先增大后减小。

关键词：颗粒旋转粗糙颗粒动理学非牛顿流体流化床两相流数值模拟

孔隙介质内流体渗流的三维格子Boltzmann模拟

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高校化学工程学报 2018年第5期32卷 1073-1081页

作者：邵宝力王淑彦田瑞超王旭钟会影赵健东北石油大学石油工程学院黑龙江大庆163318 吉林化工学院石油化工学院吉林吉林132022

采用格子Boltzmann方法对流体在孔隙介质内的渗流进行三维模拟研究。以球形颗粒作为孔隙介质骨架,用LBM格子来描述球形颗粒的大小和形状,颗粒边界用格线中点表示。流体和颗粒的相互作用通过格线反弹格式(Link Bounce-Back)实现。分析了... 详细信息

采用格子Boltzmann方法对流体在孔隙介质内的渗流进行三维模拟研究。以球形颗粒作为孔隙介质骨架,用LBM格子来描述球形颗粒的大小和形状,颗粒边界用格线中点表示。流体和颗粒的相互作用通过格线反弹格式(Link Bounce-Back)实现。分析了孔隙介质内流体在Darcy区、弱惯性区和Forchheimer区的渗流规律,将模拟结果与渗流基本公式进行了对比,吻合较好,与文献中的实验结果、MRT模拟结果相符;分析了不同区域内流线随雷诺数的变化,随着惯性力的增加,流线形式随之改变,出现湍流涡,并逐渐长大、增多,最终覆盖整个孔隙空间;分析了惯性力和孔隙介质结构对雷诺应力的影响,雷诺应力随惯性力的增加而增加,并随着惯性力的增大,孔隙介质结构对雷诺应力的影响减小。

关键词：孔隙介质格子Boltzmann方法数值模拟渗流理论流动

基于幂律液固曳力模型流化床内湿颗粒流动特性的研究

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化工学报 2023年第5期74卷 2000-2012页

作者：袁子涵王淑彦邵宝力谢磊陈曦马一玫东北石油大学石油工程学院黑龙江大庆163318

采用欧拉-欧拉双流体模型(TFM)结合颗粒动理学理论(KTGF)方法,对三维幂律流化床中的液固两相流动行为进行了模拟。基于幂律流体的流变方程以及压降方程,提出了两种幂律液固曳力模型,引入了考虑液膜效应的湿颗粒动态恢复系数模型,计算幂... 详细信息

采用欧拉-欧拉双流体模型(TFM)结合颗粒动理学理论(KTGF)方法,对三维幂律流化床中的液固两相流动行为进行了模拟。基于幂律流体的流变方程以及压降方程,提出了两种幂律液固曳力模型,引入了考虑液膜效应的湿颗粒动态恢复系数模型,计算幂律流体与湿颗粒之间的作用力。将预测固含率分别与文献中测得的实验数据进行比较,结果表明结合动态恢复系数模型的相对误差介于0.45%~1.59%,与实验结果吻合较好。探究了稠度系数K以及流性指数n对颗粒流动特性的影响,结果表明随着流变参数的增大,床层内的颗粒平均浓度降低,湿颗粒表面液膜逐渐变厚,法向恢复系数降低;颗粒拟温度随n的升高先增大后减小,随K的上升而增大;曳力系数、颗粒压力以及颗粒黏度均随流变参数的增大而逐渐减小。颗粒在壁面处的浓度明显高于中心处附近的浓度,且颗粒在中心处向上运动,在壁面处附近回落,在流化床中形成环-核结构。

关键词：幂律液固曳力模型动态恢复系数模型流化床液膜厚度两相流数值模拟

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基于不同亚格子尺度过滤模型下提升管内颗粒流动的数值模拟

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高校化学工程学报 2016年第2期30卷 325-331页

作者：王淑彦房建宇邵宝力董群刘扬杨树人东北石油大学石油工程学院黑龙江大庆163318

固相亚格子尺度过滤模型是在高精度的网格下,系统地过滤了基于结合颗粒动理学的双流体模型的模拟结果而得到的曳力和固相应力等本构关系的计算模型。今分别采用固相亚格子尺度过滤模型(Filtered Model I)、壁面修正固相亚格子尺度过滤模... 详细信息

固相亚格子尺度过滤模型是在高精度的网格下,系统地过滤了基于结合颗粒动理学的双流体模型的模拟结果而得到的曳力和固相应力等本构关系的计算模型。今分别采用固相亚格子尺度过滤模型(Filtered Model I)、壁面修正固相亚格子尺度过滤模型(Filtered Model II)和改进的固相亚格子尺度过滤模型(Filtered Model III)模拟NETL/PSRI挑战问题中的提升管内的颗粒流动特性,得到了时均气体压力梯度和时均轴向颗粒速度等分布。亚格子尺度模型和均匀流动模型(Huilin-Gidaspow model)的研究结果相比,改进的固相亚格子尺度过滤模型(Filtered Model III)与实验值更接近,尤其是对于高颗粒浓度流动。壁面修正可以提高压力梯度,从时均轴向颗粒速度分布曲线,可以看出在提升管内颗粒流动结构呈现更为明显的环核流动结构;同时,研究了提升管内气体压缩性、壁面修正和计算网格对模拟结果的影响,分析表明气体的可压缩性对提升管内轴向气体压力梯度有影响,在模拟计算时考虑气体的压缩性,可以提高计算精度。

关键词：提升管固相亚格子尺度过滤模型曳力模型数值模拟

多孔介质内颗粒流动特性的格子Boltzmann模拟

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过程工程学报 2023年第2期23卷 188-198页

作者：程赟涛王淑彦邵宝力袁子涵谢磊东北石油大学石油工程学院提高油气采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318

地下岩石孔隙中小颗粒的运移和沉积会使得储层渗透性能降低,影响石油开发。为了探究悬浮颗粒在多孔介质中的流动过程,采用格子Boltzmann方法对三维多孔介质内流体和颗粒的运动过程进行了数值模拟,采用有限体积颗粒法构建多孔介质中骨架... 详细信息

地下岩石孔隙中小颗粒的运移和沉积会使得储层渗透性能降低,影响石油开发。为了探究悬浮颗粒在多孔介质中的流动过程,采用格子Boltzmann方法对三维多孔介质内流体和颗粒的运动过程进行了数值模拟,采用有限体积颗粒法构建多孔介质中骨架颗粒和悬浮颗粒。通过Half-Way反弹格式实现流体与颗粒间的相互作用,考虑孔隙结构、入口流速、孔隙率和颗粒直径对颗粒流动特性的影响,探究颗粒的运移和沉积规律。结果表明,入口速度对不同孔隙结构下颗粒的运动作用显著。随着入口速度增大,颗粒与颗粒、孔隙壁面以及流体之间的动量和能量交换作用增强,缩短了颗粒的运移路径,颗粒沉积率逐渐变小,颗粒拟温度增大。孔隙率的下降强化了颗粒间的碰撞,孔隙率由0.581降低至0.400,使得颗粒拟温度提升至9倍。颗粒拟温度随颗粒直径的增加而增加。但随着孔隙率增加,颗粒轴向速度增加,颗粒最高轴向速度可达入口流速的11倍,而颗粒接触力降低。

关键词：多孔介质格子Boltzmann方法运移沉积多相流数值模拟

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新工科背景下工科专业教学模式研究与实践

内蒙古石油化工 2018年第10期44卷 80-81页

作者：邵宝力吉林化工学院石油工程学院吉林吉林132022

提出了新工科背景下工科专业教学模式改革的新思路。以虚拟仿真技术为纽带,将理论教学与实践教学有机结合起来。将毕业环节中开发设计的与专业体系相关的虚拟仿真模块应用于理论教学,提高教学内容的直观性,加深学生对专业知识的理解,更... 详细信息

提出了新工科背景下工科专业教学模式改革的新思路。以虚拟仿真技术为纽带,将理论教学与实践教学有机结合起来。将毕业环节中开发设计的与专业体系相关的虚拟仿真模块应用于理论教学,提高教学内容的直观性,加深学生对专业知识的理解,更好的应用于毕业环节的开发设计中。两者互为基础,互为补充,达到改善专业教学效果、提高教学质量的目的。

关键词：虚拟仿真技术新工科建设教学研究与实践理论教学毕业环节

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螺杆泵井采油系统优化设计方法

内蒙古石油化工 2009年第20期35卷 63-64页

作者：邵宝力赵仁宝大庆石油学院石油工程学院黑龙江大庆163318

为了使螺杆泵采油系统处于最优工作状态,改善螺杆泵采油系统的配套工艺技术,本文在理论上详细地介绍了螺杆泵的优化设计以及螺杆泵的优选,并在实践上用计算机编程实现了螺杆泵采油系统的优化设计,使泵的工作点最大限度地趋近系统效率最... 详细信息

为了使螺杆泵采油系统处于最优工作状态,改善螺杆泵采油系统的配套工艺技术,本文在理论上详细地介绍了螺杆泵的优化设计以及螺杆泵的优选,并在实践上用计算机编程实现了螺杆泵采油系统的优化设计,使泵的工作点最大限度地趋近系统效率最高点。螺杆泵采油的优化设计不但可提高整个系统的系统效率,而且可使螺杆泵与采油井之间达到合理匹配,有利于提高油井产能延长油井的免修期。

关键词：螺杆泵系统效率优化设计