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突缩突扩圆管内离散油滴运动行为及变形特性

化工进展 2025年第1期44卷 27-37页

作者：邢雷周晓庆蒋明虎赵立新李新亚陈德海东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室黑龙江大庆163318 大庆油田博士后科研工作站黑龙江大庆163458

离散油滴在变截面管道内的运动及变形特性是揭示两相流动机理的核心问题之一。以突缩突扩圆管内的离散油滴为研究对象,采用数值模拟与高速摄像实验相结合的方法,针对不同入口雷诺数条件下突缩突扩圆管内的油滴运动行为及变形特性开展研... 详细信息

离散油滴在变截面管道内的运动及变形特性是揭示两相流动机理的核心问题之一。以突缩突扩圆管内的离散油滴为研究对象,采用数值模拟与高速摄像实验相结合的方法,针对不同入口雷诺数条件下突缩突扩圆管内的油滴运动行为及变形特性开展研究。结果表明:在突缩突扩圆管内,当入口雷诺数相同时,随着离散油滴粒径的增大,管内入口端及突缩区压力增大,突扩区压力回升加快,且油滴最大变形量在细管段。当油滴粒径不变时,随着入口雷诺数的增大,管内离散油滴变形量越大,油滴在管道内初始破碎位置越靠近突扩双肩且破碎程度越剧烈。当Re=6.3×10^(3)时,油滴的变形量达到最大值0.84,初始破碎位置在距离突扩双肩33.2mm处。得到了不同入口雷诺数及油滴粒径条件下突缩突扩圆管内离散油滴的运动、变形及破碎规律,为地面原油集输管网中油水两相流混输强化提供了理论参考。

关键词：数值模拟油滴两相流流动运动行为变形特性

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井下两级串联旋流器流场特性与分离性能分析

化工机械 2025年第1期52卷 52-59,188页

作者：蒋明虎卢忠润邢雷赵立新刘琳刘佳成东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室

采用数值模拟方法,以双泵抽吸式同井注采两级串联旋流器为研究对象,对不同含油浓度、油滴粒径和压降下的分离性能与流场特性进行分析。结果表明,增加含油浓度会使分离效率降低,含油浓度小于3%时,分离效率可保持在98%以上;当油滴粒径大于... 详细信息

采用数值模拟方法,以双泵抽吸式同井注采两级串联旋流器为研究对象,对不同含油浓度、油滴粒径和压降下的分离性能与流场特性进行分析。结果表明,增加含油浓度会使分离效率降低,含油浓度小于3%时,分离效率可保持在98%以上;当油滴粒径大于0.25 mm时,分离效率可达95%以上;控制入口与底流口及溢流口的压差使两级串联旋流器的分流比在42%~44%范围内时分离效率相对较高,在96.2%~98.5%范围内变化。

关键词：旋流器流场特性分离性能油滴粒径含油浓度

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临汾市臭氧污染时期VOCs来源解析研究

中国环境科学 2025年第1期45卷 78-92页

作者：段丽琴吴雨彤刘保双山西省临汾生态环境监测中心山西临汾041000 南开大学环境科学与工程学院国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室天津300350

本文通过基于光化学年龄的参数方法,估算了山西临汾市2021年4月18日~7月31日在线监测的VOCs初始体积分数数据,矫正其光化学损耗影响;然后利用正定矩阵因子分解(PMF)模型进行了其来源解析.结果表明,研究期间临汾市环境总VOCs(TVOCs)的平... 详细信息

本文通过基于光化学年龄的参数方法,估算了山西临汾市2021年4月18日~7月31日在线监测的VOCs初始体积分数数据,矫正其光化学损耗影响;然后利用正定矩阵因子分解(PMF)模型进行了其来源解析.结果表明,研究期间临汾市环境总VOCs(TVOCs)的平均体积分数为17.1×10^(-9);其中白天TVOCs的平均初始体积分数为27.2×10^(-9),其化学损耗达到10.6×10^(-9),化学损耗率约为39.0%.相比与其它VOCs类别,烯烃化学损耗率最高(66.0%),其中异戊二烯(3.16×10^(-9))、1,3-丁二烯(1.27×10^(-9))和乙烯(1.19×10^(-9))的化学损耗明显高于其它物种.臭氧污染时期TVOCs化学损耗达到15.1×10^(-9),是非臭氧污染时期的1.6倍.臭氧污染时期烯烃的化学损耗率最高(81.7%),其中异戊二烯、1,3-丁二烯、反-2-丁烯和反-2-戊烯的化学损耗分别达到5.05×10^(-9)、1.85×10^(-9)、1.59×10^(-9)和1.10×10^(-9),显著高于其它物种.基于初始体积分数的PMF来源解析(IC-PMF)结果发现,石化相关企业排放(36.4%)、天然气(17.2%)、柴油车排放和溶剂使用混合源(12.9%)、汽油车排放(9.6%)、液化石油气(8.6%)、植物排放(8.6%)和燃烧源(6.7%)是研究期间临汾市环境VOCs的主要贡献源类.相比于基于观测体积分数的PMF解析结果(OC-PMF),植物排放贡献被低估了83.3%,其被低估量明显高于其它源类;其次是柴油车排放和溶剂使用混合源以及石化相关企业排放,分别被低估了22.2%和19.7%.同时,IC-PMF结果表明臭氧污染期间贡献较高的源类是石化相关企业排放和植物排放,分别达到24.1%和21.7%.基于IC-PMF的解析结果,利用臭氧生成潜势(OFP)模型的估算结果表明,石化相关企业排放是臭氧生成潜势(OFP)最高的贡献源类,其对总OFP贡献率达到50.7%,其次为植物排放以及柴油车排放和溶剂使用混合源,其对总OFP的贡献率分别达到24.8%和10.4%;其中臭氧污染期间对于OFP的贡献较高的源类为植物排放和石化相关企业排放,分别达到52.6%和27.8%.

关键词：临汾挥发性有机化合物光化学损耗初始体积分数源解析

第一性原理计算在电化学腐蚀中的应用研究进展

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材料导报 2023年第12期37卷 159-169页

作者：王勇张微微李永存张旭昀孙丽丽东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室黑龙江大庆163318

第一性原理从微观角度对材料性质进行模拟和研究,是一种涉及材料科学、物理学、化学、计算机科学及人工智能的计算方法。近年来,第一性原理计算应用于材料电化学腐蚀领域,可在原子层面分析腐蚀和氧化的微观作用机理和微观机制,从电子层... 详细信息

第一性原理从微观角度对材料性质进行模拟和研究,是一种涉及材料科学、物理学、化学、计算机科学及人工智能的计算方法。近年来,第一性原理计算应用于材料电化学腐蚀领域,可在原子层面分析腐蚀和氧化的微观作用机理和微观机制,从电子层面解释腐蚀产生的内在原因,为腐蚀科学研究开辟了一条新思路和研究方向。本文通过对现有研究成果调研分析,阐述了第一性原理基本方法,综述了第一性原理计算在材料表面吸附与扩散、钝化膜及界面稳定性、元素掺杂及夹杂相溶解、缓蚀与电池电化学、高熵合金及非晶合金腐蚀等方面的研究机理及国内外研究进展。全文总结了第一性原理在腐蚀各领域应用存在的问题,在腐蚀过程直接表征、材料定量建模计算、非晶结构和非晶相建模、腐蚀全过程模拟等方面亟待开展深入研究。最后对第一性原理计算应用于腐蚀研究的发展方向进行了展望。本文对于研究金属表面吸附对腐蚀性能的影响机理、讨论钝化膜与界面稳定性和破坏机理、揭示元素掺杂与析出相诱发基体腐蚀的本质、深入理解缓蚀机理并设计新型缓蚀剂,以及描述高熵合金或非晶结构中局域结构动态演化过程等方面有重要的理论指导意义,对于扩展第一性原理在腐蚀科学研究中的应用具有很好的指导价值。

关键词：第一性原理计算第一性原理分子动力学腐蚀电池电化学非晶合金

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轴入导锥式旋流器内油滴聚并破碎特性

中国石油大学学报（自然科学版） 2019年第2期43卷 140-147页

作者：邢雷蒋明虎张勇熊峰东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室黑龙江大庆163318

轴向进液水力旋流器因内部设有增压流道,可在低压入口条件下实现油水高效分离。采用CFD-PBM耦合方法对轴入导锥式旋流器内油滴聚并破碎行为及分离特性进行数值模拟分析,得出操作参数对油滴聚并破碎的影响规律,同时进行室内实验,对模拟... 详细信息

轴向进液水力旋流器因内部设有增压流道,可在低压入口条件下实现油水高效分离。采用CFD-PBM耦合方法对轴入导锥式旋流器内油滴聚并破碎行为及分离特性进行数值模拟分析,得出操作参数对油滴聚并破碎的影响规律,同时进行室内实验,对模拟结果的准确性进行验证。结果表明:研究范围内湍动能越大位置的油滴粒径越小,随着入口进液量增大,旋流器溢流及底流出口区域的湍动能增强,油滴粒径逐渐减小;对于该结构旋流器而言,一定范围内持续增加入口进液量,可提高旋流器内的切向速度进而提升分离性能,但同时也增大了油滴破碎机率,致使分离效率降低;研究范围内,进液量为3.62 m^3/h时分离效率达到最大值;增大溢流分流比,虽然可以降低底流含油体积分数,但同时也增大了溢流区域油滴间的破碎,致使分离效率降低,分流比为20%时分离效率达到最大值。

关键词：旋流器油滴聚并破碎湍动能分离性能

FeCrNiCo(Cu/Mn)高熵合金组织及腐蚀性能

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中国有色金属学报 2020年第1期30卷 94-102页

作者：王勇李明宇孙丽丽毕凤琴张旭昀东北石油大学机械科学与工程学院大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室大庆163318

采用电弧熔炼方法制备了FeCrNiCoCu及FeCrNiCoMn两种高熵合金,借助第一性原理模拟计算及腐蚀电化学测试技术,研究Cu、Mn元素对制备高熵合金在3.5%NaCl、5%NaOH和0.5 mol/L H2SO4溶液中的电化学腐蚀行为的影响规律。结果表明:FeCrNiCoCu... 详细信息

采用电弧熔炼方法制备了FeCrNiCoCu及FeCrNiCoMn两种高熵合金,借助第一性原理模拟计算及腐蚀电化学测试技术,研究Cu、Mn元素对制备高熵合金在3.5%NaCl、5%NaOH和0.5 mol/L H2SO4溶液中的电化学腐蚀行为的影响规律。结果表明:FeCrNiCoCu及FeCrNiCoMn高熵合金均为单一的FCC结构,其中FeCrNiCoMn态密度达到最大值时对应的能量较低,结构更趋于稳定,耐蚀倾向性好。FeCrNiCoMn高熵合金在三种溶液中的耐蚀性均高于FeCrNiCoCu的,这是由于Cu元素的存在会引起元素偏聚,降低了合金的耐蚀性。而Mn元素以金属间化合物的形式存在,降低了合金中耐蚀性差的元素含量,提高了合金的耐蚀性。

关键词：高熵合金腐蚀合金元素第一性原理

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离散相入射位置对旋流器分离性能的影响研究

高校化学工程学报 2017年第6期31卷 1311-1317页

作者：张勇邢雷张艳蒋明虎东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室黑龙江大庆163318

采用欧拉-拉格朗日方法(DPM)对液-液分离水力旋流器内部油滴运移轨迹及其分布规律进行了数值模拟分析,对油滴由旋流器入口截面不同位置进入旋流器的运移情况进行研究。得出在离散相油滴入口不同位置进入旋流器时其运移轨迹有所不同,且... 详细信息

采用欧拉-拉格朗日方法(DPM)对液-液分离水力旋流器内部油滴运移轨迹及其分布规律进行了数值模拟分析,对油滴由旋流器入口截面不同位置进入旋流器的运移情况进行研究。得出在离散相油滴入口不同位置进入旋流器时其运移轨迹有所不同,且呈现出一定的规律性,结果表明:(1)油滴由入口处轴向上距上盖板2~2.5 mm区域进入时,易形成影响旋流器分离性能的短路流、盖下流、循环流等;(2)油滴由入口截面右下方区域径向0~0.5 mm轴向上0~7.6 mm区域内进入旋流器内时,其运移轨迹均由底流口逃逸。由此外的其它区域进入旋流器内的油滴粒子,较易被溢流口捕获;(3)可通过控制离散相油滴在旋流器入口处的入射区域,减少底流逃逸率从而提高旋流分离性能。

关键词：离散相入射区域旋流器分离性能

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电场-旋流耦合强化多相介质分离研究进展

化工进展 2023年第7期42卷 3443-3456页

作者：周龙大赵立新徐保蕊张爽刘琳东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室黑龙江大庆163318

概述了国内外基于电场-旋流耦合场来强化非均多相分离的研究进展,并对相应强化分离方法进行分析与归纳。根据不同介质类别分别介绍了电场-旋流耦合强化液-液分离、气-固分离、气-液分离、固-液分离等多相介质分离技术、设备及工作原理,... 详细信息

概述了国内外基于电场-旋流耦合场来强化非均多相分离的研究进展,并对相应强化分离方法进行分析与归纳。根据不同介质类别分别介绍了电场-旋流耦合强化液-液分离、气-固分离、气-液分离、固-液分离等多相介质分离技术、设备及工作原理,例如:动态/静态静电旋流脱水装置、静电旋风除尘器/摩擦旋风分离器、静电旋风除雾器及电动旋液分离器。总结了电场类型与分布、耦合场与液滴、颗粒作用、耦合场数值模拟方法等,为研究电场-旋流耦合强化分离多相介质提供依据。针对特殊多相介质(如黏度大、密度差小及弱/无电导率等)分离性能较差的问题,本文提出应综合考虑耦合设备的结构尺寸、操作参数及安装条件,在提高分离效率的基础上,应加强电场-旋流耦合装置运行安全性的研究以扩大耦合强化多相介质分离的适用范围。

关键词：电场-旋流耦合场强化分离多相介质旋流装置数值模拟优化设计

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旋流器内气泡聚并与破碎行为

高校化学工程学报 2024年第2期38卷 209-216页

作者：杨蕊肖迎松朱宝锦柴煜炜杨贤呈赵盎东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室黑龙江大庆163318

为了探究旋流器内气泡聚并与破碎行为的影响因素,采用高速摄像实验研究旋流器内的气液两相流。通过实验分析了气泡在旋流场中的聚并和破碎行为,考察不同工况条件对气泡聚并与破碎的影响,同时运用数值模拟进行验证。结果表明,入口速度提... 详细信息

为了探究旋流器内气泡聚并与破碎行为的影响因素,采用高速摄像实验研究旋流器内的气液两相流。通过实验分析了气泡在旋流场中的聚并和破碎行为,考察不同工况条件对气泡聚并与破碎的影响,同时运用数值模拟进行验证。结果表明,入口速度提升会导致气泡的破碎频率增加,生成子气泡也越多,但同时加剧了气泡的聚并性能,促使气泡聚并成气核朝着溢流口方向运移,因此入口速度提升对气泡直径变化的影响呈正向作用。气体体积分数提升会导致旋流器内气泡直径和气核长度增大,降低了流场的旋流强度,使更多气泡聚并成气核从底流口流出,故气体体积分数对气泡直径变化的影响呈反向作用。

关键词：气液两相流气泡聚并破碎气液旋流器