油水两相混合流动是石油工业中经常遇到的现象,其流动规律研究具有重要的科学价值和广泛的工程应用价值。但是,由于油水两相流动的复杂性,其研究进程远远落后于气-液两相流的研究,已经成为多相流研究、多相混输技术、计量技术进一步研究的障碍。本文对油水两相流的流型分类、流型过渡准则和摩擦压降预测模型进行了深入、系统的研究。 油水两相流既可以表现出牛顿流体性质,又可以表现出非牛顿流体性质。在以往的流型分类中,要么只对表现出牛顿流体性质的油水两相流进行分类,要么将这些性质混为一谈。本文根据油水两相流的流变学特性,对其进行重新分类,主要分为牛顿流动流体和非牛顿流动流体两大类,每一类中又根据具体的流动形态分为若干子类。 准确确定油水两相流的流型,对研究油水两相流动规律有重要意义。流型判断可以采用流型图,也可以计算流型判断系数。但是,在计算技术迅速发展的今天,对油水两相流进行数值模拟时,需要知道流型转化的数学物理模型。本文深入探讨了流型之间的转变机理和过渡准则。对各流型之间的转变进行解析分析,得到分层流、分散流和环状流的流型稳定性判别式。并对分散流中的反相现象进行详细的探讨。 压降计算是油水两相水平管流的另一个重要的研究课题。本文针对几种主要流型的流动形态和压降特征,建立油水分层流动、分散流动和环状流的摩擦压降预测模型,并探讨了影响摩擦压降的主要因素和影响机理。 为了验证预测模型的准确性,编写油水两相流计算程序,选用国内外已公开发表的可用实验数据对建立的模型进行验证,验证结果与实验测量数据基本吻合。