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基于CFD⁃PBM模拟水力旋流器油水分离特性研究

贾朋, 陈家庆, 蔡小垒, 孔令真, 王春升, 尚超, 张明, 石熠

石油化工高等学校学报 2021, 34 (4): 58-65. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2021.04.010

摘要（490）

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PDF （2644KB）（465）

分析讨论了常规欧拉模型和耦合PBM下水力旋流器的静压力、切向速度及湍流耗散率等流场信息分布规律，结果表明在流场预测方面二者基本一致。在此基础上，采用基于PBM模型的CFD数值模拟方法，对水力旋流器的分离特性进行研究，并探究了不同入口流量、溢流分流比、油相黏度及密度等因素对油滴粒径分布以及油水分离特性的影响。结果表明，随着入口流量的增加，水力旋流器的分离效率呈先增大后减小的趋势，在处理量为4 m³/h时达到98%的最高分离效率；溢流分流比的增大有利于提升分离效率；随着油相黏度的增大，油滴受到的径向力减小，不易发生聚结，使分离效率明显降低；油相密度的增大导致尾管段平均油滴粒径的增加，使分离效率明显降低。总体而言，利用CFD?PBM数值模拟方法可以获得水力旋流器内部油滴粒径分布及变化特性，有利于从不同尺度揭示水力旋流器的分离机理。

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气泡增强型水力旋流器的数值模拟研究

方相九,陈家庆,刘美丽,姬宜朋,孔祥功

石油化工高等学校学报 2016, 29 (2): 82-88. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2016.02.016

摘要（565）

PDF （5736KB）（589）

采用欧拉模型与离散相模型相结合的方法对气泡增强型水力旋流器中油-气-水三相流场进行数值模
拟,分析了速度场和油滴粒子的运动轨迹,并且对比了油滴粒径、工作流量、含油浓度3种不同因素对注气后水力旋
流器与常规水力旋流器分离效率的影响。数值模拟结果表明,注气后水力旋流器内流场的切向速度和轴向速度较
常规水力旋流器更高,油滴分离所需的时间更短,对30μm 以上油滴的分离效率比常规水力旋流器高出约20%。从
数值模拟的角度验证了入口注气可以提升水力旋流器的分离性能。

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基于DSC技术表征油水乳化液的研究

朱玲,陈家庆,常俊英,潘莹

石油化工高等学校学报 2011, 24 (3): 1-4. DOI: 10.3696/j.issn.1006-396X.2011.03.001

摘要（644）

PDF （276KB）（611）

根据自由水和界面水冷凝时结晶的温度和热焓值不同, 采用DSC 技术分析表征了油水乳化液中不同状态的水, 还比较了油水乳化液的相对稳定性。结果表明, 当含水的质量分数超过15 %时, 样品不仅在-40 ℃出现了对应于界面水冷凝的放热峰, 而且在-18 ℃新出现自由水冷凝的放热峰, 并随水配比增加, 出峰温度略有上升。随着放置时间的增加, 30%W/ O 油水乳化液样品稳定性下降, 界面水相对含量减少, 当放置时间超过8 d 后, 在样品 DSC 谱图上不再出现界面水冷凝放热峰, 自由水冷凝对应的放热峰面积明显增大, 说明油水乳化液的稳定性被完全破坏。

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W/O 型乳化液在矩形流道中的静电聚结破乳研究

丁艺，陈家庆，尚超，张宝生

石油化工高等学校学报 2010, 23 (3): 11-16. DOI: 10.3696/j.issn.1006-396X.2010.03.003

摘要（1650）

PDF （1383KB）（422）

分析了带绝缘层矩形流道电场强度的影响因素以及分散相水颗粒在均匀交流电场下的聚结机理，设计了矩形流道连续流动静电聚结实验装置。以矩形波高压/高频脉冲交流电源为基础，研究电场强度、脉冲频率、脉宽比、流动速度等参数对不同W/O型乳化液中分散相水颗粒静电聚结特性的影响。实验结果表明，含水率为5%、电场强度为1.69 kV/cm、流动速度为0.17 m/s、脉宽比为40%、脉冲频率为1 000 Hz，水颗粒粒径能增长24倍，聚结效果明显。

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摩擦液柱成形过程的二维CFD数值模拟

陈忠海, 陈家庆,焦向东

石油化工高等学校学报 2010, 23 (1): 55-59. DOI: 10.3696/j.issn.1006-396X.2010.01.014

摘要（1601）

PDF （1416KB）（471）

采用 Gambit软件建立了摩擦液柱成形(FHPP)过程流场的二维轴对称模型,运用商业计算流体动力学软件 Fluent对 FHPP稳态阶段塑性金属的流动情况进行了数值模拟。通过改变模拟过程中的单一关键参数而保持其他参数不变,分别讨论了金属棒和孔洞之间径向间隙、材料粘度、金属棒转速、金属棒进给速度以及基材孔底形状等对理想金属塑性流体流动成形过程中速度场和压力场分布变化的影响。结果发现,塑性金属材料的压力分布主要受进给速度(即轴向力)和材料粘度的影响,与金属棒的旋转速度和径向间隙关系不大;而速度分布受进给速度以及径向间隙的影响不明显,但与金属棒的旋转速度关系密切,尤其是靠近速度入口面以及金属棒附近的材料受旋转作用影响显著;通过改变基材孔洞底部的形状,可以改善塑性金属材料的流动情况,同时也揭示了实验过程中孔洞底部存在缺陷的原因。

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基于MSC .Marc 的摩擦叠焊面接触问题数值模拟

陈家庆, 焦向东, 邱宗义, 张宝生, 陈忠海

石油化工高等学校学报 2008, 21 (4): 68-72.

摘要（304）

PDF （498KB）（328）

选用刚性平冲头与弹性半空间的经典面接触模型为研究对象, 通过解析解与M SC .Mar c 有限元数值
模拟结果的比较, 确定了偏斜网格以及3 级有限元计算对已知接触区域面接触问题的可靠性。对于摩擦叠焊单元成
形过程所涉及的基本弹性静力学面接触问题而言, 接触面上的法向应力分布从中心向边缘以二次曲线的形式逐渐
增大;金属棒直径、轴向外载荷对接触面上法向应力的分布情况影响较大, 而径向间隙、不同材料组合对其的影响相
对较小。

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高压空气环境钨极氩弧焊接电弧静特性

周灿丰, 焦向东, 薛龙, 陈家庆, 王中辉, 吕涛, 房晓明

石油化工高等学校学报 2008, 21 (1): 66-69.

摘要（350）

PDF （3519KB）（438）

针对高压空气环境的特殊性,研制了高压焊接试验舱和钨极氩弧自动焊机。在0.1~0.7MPa空气环
境中,考察了电弧静特性,并提出了电弧电压与空气环境压力、电弧长度、焊接电流三者之间的数学模型。根据电弧
静特性及其数学模型,设定钨极氩弧自动焊机及其焊接电源主要参数,在0.1~0.7MPa空气环境中,进行了典型位
置16Mn钢板的焊接,采用自由成型工艺形成的全部接头,符合美国焊接学会AWSD3.6M:1999中A 类接头的要
求。

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