基于破涡减阻思想的水力旋流器湍流相干结构与调控机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21908008
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0804.分离工程
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

At present, the cyclone separation technology is considered as the most feasible approach to gain a high efficiency separation of oil and water in oilfields. However, a low capacity of hydrocyclones caused by the high flow resistance can not meet the urgent needs of high water cut oilfields and deep-water oilfields. To address this problem, the applicant proposed a method of eddy breaking and drag reduction based on turbulent coherent structures in the strong rotational flow, which is expected to overcome the contradiction between flow resistance and separation efficiency of hydrocyclones. This project will carry out the following researches, aiming at the scientific problem of turbulent coherent structures and their control mechanism in hydrocyclones. Firstly, to clarify the coherent structures and their evolution processes, the wavelet analysis and the numerical eigenvalue decomposition method are used to analyze laser measurement data. With the data analysis, the formation mechanism of flow resistance in hydrocyclones would be clarified as well. Then, to reveal the key parameters of coherent structures influencing hydrocyclone performance, the effects of coherent structures on turbulent characteristics and time-averaged flow field will be investigated, and further a mathematic model of drag reduction ratio would be established. Finally, to reveal the controlling mechanism of coherent structures, the quantitative relationship between the key parameters of coherent structures and the structure of vortex sheet as well as the operating conditions of hydrocyclones will be constructed by data processing with machine learning algorithm. Moreover, experimental verification will be carried out. By combining these aspects of research, the project is expected to provide theoretical fundamentals for a development of hydrocyclones with low resistance and high efficiency and provide technical support for oilfield development.
目前旋流分离技术被认为是油田实现油水高效分离的最可行方式,但水力旋流器高流动阻力导致的低处理能力无法满足高含水油田现状和深水油田发展的迫切需求。针对上述难题,申请人提出了强旋转湍流基于相干结构的破涡减阻思想,可望解决水力旋流器流动阻力和分离效率相互制约的矛盾。本项目针对水力旋流器湍流相干结构及其调控机制这一科学问题,拟开展如下研究:基于激光测量数据,采用子波分析和数值特征分解法查明强旋转湍流的相干结构,分析演化过程,阐明旋流器流动阻力形成机制;查明相干结构控制对旋流器湍流特性和时均流场的影响规律,研究相干结构关键参数,构建减阻率模型;基于数值模拟数据库,采用机器学习法构建相干结构关键参数与破涡片结构和旋流器工况条件之间的量化关系,揭示基于破涡减阻思想的水力旋流器湍流相干结构的调控机制,并进行实验验证。本项目的研究成果可为低阻高效水力旋流器的研发提供理论指导,进而为油田开发提供技术支撑。

结项摘要

快速高效预分水是解决高含水油田瓶颈难题的关键,传统水力旋流分离设备很难满足处理能力的需求。本项目将湍流减阻原理应用于旋流分离过程提出了一种水力旋流器破涡减阻方法。利用PDA实验测量和CFD数值模拟建立了湍流特性识别方法,阐明了水力旋流器内湍流特性以及阻力产生过程,开展了时均流动和湍流脉动对不同调控方法的响应规律研究,明析了流场调控途径和减阻机制,并将研究成果应用于高含水油井采出液高效预分水过程,建立了低阻高效预分水设备的设计和调控方法。具体的创新性成果包括:1)建立了水力旋流分离器湍流特性分析的CFD数值模拟方法,揭示了流动阻力形成机制并针对流动减阻提出了流场调控方法,建立了低阻高效预分水设备系列化设计方法;2)研究成果成功应用于油田实际高含水油井采出液的中试试验,当含水率在80%~95%之间变化时,在保证分水率大于50%的前提下,水出口含油浓度可控制在1321.6 mg/L以下,满足各项指标要求。在本项目的资助下,共发表论文5篇,授权发明专利3项;培养硕士研究生4名。项目研究成果为水力旋流分离设备的减租降耗提供了理论和技术支撑,将推动高含水油井采出液处理工艺的发展,并丰富旋流分离理论,具有重要的意义。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Preparation of Fe/C-MgCO3 micro-electrolysis fillers and mechanism of phosphorus removal
Fe/C-MgCO3微电解填料的制备及除磷机理
  • DOI:
    10.1007/s11356-022-23057-x
  • 发表时间:
    2022-09-21
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Han,Yanhe;Su,Zhimin;Liu,Meili
  • 通讯作者:
    Liu,Meili
Sulfate removal mechanism by internal circulation iron-carbon micro-electrolysis
内循环铁碳微电解去除硫酸盐机理
  • DOI:
    10.1016/j.seppur.2021.119762
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Han Yanhe;Wu Chuantao;Fu Xiaolu;Su Zhimin;Liu Meili
  • 通讯作者:
    Liu Meili
Experimental study of flow and entrainment characteristics of an ejector for a petrochemical flare system
石化火炬系统喷射器流动及夹带特性实验研究
  • DOI:
    10.1504/ijogct.2022.124416
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    International Journal of Oil, Gas and Coal Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jiamin Ma;Jinting Zhang;Jiedong Zhang;Meili Liu;Changyan Kong
  • 通讯作者:
    Changyan Kong
油井采出液管式旋流预分水设备的放大设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    石油学报(石油加工)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔畅言;刘美丽;陈家庆;白春禄;王强强;彭世昌;王春升;张明;尚超
  • 通讯作者:
    尚超
油井采出液预脱水用轴向水力旋流器的实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    化工进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白春禄;王春升;陈家庆;尚超;张明;刘美丽;郑晓鹏
  • 通讯作者:
    郑晓鹏

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其他文献

纳米二氧化钛诱导大鼠心肌细胞的前炎症反应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Titanium dioxide (TiO2); nanoparticle; cardiac myocytes; proinflammatory cytokines; cytotoxicity
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋崴;王江雪;刘美丽;樊瑜波
  • 通讯作者:
    樊瑜波
机械生长因子E肽对大鼠神经元轴突导向生长的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    刘美丽;樊瑜波
  • 通讯作者:
    樊瑜波
牵张应力诱导神经轴突导向分子受体DCC表达的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    医用生物力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘美丽;赵志军;殷传伟;黄重荃;樊瑜波
  • 通讯作者:
    樊瑜波
周期性牵张对脊髓神经元突起导向生长的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    医用生物力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾正泰;匡刚;刘美丽
  • 通讯作者:
    刘美丽
周期性牵张对石墨烯诱导的神经突起导向生长研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    医用生物力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘美丽;周 钢;樊瑜波
  • 通讯作者:
    樊瑜波

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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