【摘 要】
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针对油田破乳困难的问题,对高频脉冲电场破乳方法进行了深入研究,通过模拟液滴在高频脉冲电场的各种行为,对电破乳的机理及破乳参数的选取进行了进一步研究。本文利用光滑质
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针对油田破乳困难的问题,对高频脉冲电场破乳方法进行了深入研究,通过模拟液滴在高频脉冲电场的各种行为,对电破乳的机理及破乳参数的选取进行了进一步研究。本文利用光滑质点流体动力学方法来模拟液滴在高频脉冲电场中的行为。为检验该方法在程序中的正确应用,对几个典型算例包括一维激波、Poiseuille流动和Couette流动进行了数值模拟,验证了光滑质点流体动力学方法在程序中的正确应用,为后续模拟奠定了基础。针对电场破乳机理及特性,建立了液滴在稳压电场作用下的动力学模型,编程模拟了单个液滴的变形、破裂行为。为了检验数值模拟结果的正确性,与John S. Eow的实验结果进行了对比。结果显示,该程序基本能够模拟处于电场中两相流中单液滴的变形、破裂情况。并对液滴变形的影响因素如电场强度、连续相的介电常数、界面张力以及液滴的尺寸进行了分析。发现存在一个临界电场强度,当外加电场强度小于临界电场强度时,液滴就会沿着电场强度的方向拉伸,而当外加电场强度大于临界电场强度时,液滴会产生破裂。因此,在进行电破乳时,外加电场强度值应不大于这一值为宜;连续相的介电常数越大,液滴变形越快,并且最终变形度越大;当体系的界面张力比较大时,液滴的变形度就相对较小;此外,液滴的尺寸对变形度的影响比较大,初始液滴比较大时,所需的破裂电场强度较低。针对高频脉冲电场破乳的复杂性,对液滴在高频脉冲电场中的变形、破裂以及聚结行为进行了模拟。发现液滴在高频脉冲电场中变形变慢;并且只有当电场强度大于介质击穿强度时,液滴才会发生聚结。通过模拟得到了临界电场强度和介质击穿强度的范围,为高频脉冲电破乳的电场参数选取提供理论依据。
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