[发明专利]一种液体中颗粒运动受力计算方法及装置

说明书

本文涉及油气管道多相流动领域，提供了一种液体中颗粒运动受力计算方法及装置，其中，方法包括：根据颗粒半径与颗粒到障碍物间距之间的关系，对颗粒运动过程进行分区；根据各分区内颗粒状态信息及液体黏度，计算各分区内颗粒流体作用力，其中，颗粒状态信息包括颗粒到障碍物间距及颗粒速度。本文对颗粒运动过程按照颗粒半径与颗粒到障碍物间距之间的关系进行了分区，能够计算颗粒全运动周期下的运动受力。根据各分区内颗粒状态信息及液体黏度，计算各分区内颗粒流体作用力，能够保证计算准确。

技术领域

本文涉及油气管道多相流动领域，尤其涉及一种液体中颗粒运动受力计算方法及装置。

背景技术

石油与天然气在世界能源利用方面有着举足轻重的作用，而在油气田开发过程中，尽管采取了过滤装置，但仍然有颗粒存在于管道、泵及其他设备中，速度较小时可能会聚集沉积导致堵塞，速度较大时可能会造成壁面受损，对正常的生产运行甚至人的生命安全构成了威胁。

现有技术中，一种颗粒碰撞回弹过程受力计算方法为：商业软件中采用DiscretePhase Model(DPM，离散相模型)对管道内颗粒运动进行模拟。DPM是一种多相流动中将固体颗粒视作离散相，将流体和固体颗粒分开考虑的计算方法，能够对黏性液体中颗粒减速与碰撞进行计算，为多相流动中冲蚀问题的预测和解决提供理论基础。由于流固耦合计算量大，且边界难以收敛，因此商业软件中采用下述经验公式计算：

e_n＝1-0.4159α+0.5994α²-0.292α³

e_t＝1-2.12α+3.0775α²-1.1α³

其中，e_n为法向恢复系数，e_t为切向恢复系数，α为颗粒入射角。

这样的处理采用同一公式对颗粒运动的全过程进行分析，且只考虑了入射角度对于固体颗粒运动的影响，忽略了流体黏度等其他因素，因此，存在颗粒运动分析片面及不准确的缺陷。

发明内容

为了解决现有技术中管道液体中颗粒运动受力分析时采用同一公式对颗粒运动的全过程进行分析，只考虑了入射角度对于固体颗粒运动的影响，忽略了流体黏度等其他因素，存在片面及不精确的缺陷，本文的第一方面，提供一种液体中颗粒运动受力计算方法，包括：

根据颗粒半径与颗粒到障碍物间距之间的关系，对颗粒运动过程进行分区；

根据各分区内颗粒状态信息及液体黏度，计算各分区内颗粒流体作用力，其中，颗粒状态信息包括颗粒位置及颗粒速度。

进一步实施例中，根据颗粒半径与颗粒到障碍物间距之间的关系，对颗粒运动过程进行分区，包括：

当颗粒到障碍物间距与颗粒半径的比值大于第一预定值D₁时，将颗粒运动过程分为第一区；

当颗粒到障碍物间距与颗粒半径的比值小于第一预定值D₁且大于第二预定值D₂时，将颗粒运动过程分为第二区；

当颗粒到障碍物间距与颗粒半径的比值小于第二预定值D₂且大于第三预定值D₃时，将颗粒运动过程分为第三区；

当颗粒到障碍物间距与颗粒半径的比值小于第三预定值D₃时，将颗粒运动过程分为第四区；

其中，第一预定值、第二预定值及第三预定值满足如下关系：

D₁1；

0D₂1；

D₃→0；