伴隨國際經(jīng)濟高速發(fā)展,石油作為不可再生能源的產(chǎn)量正逐漸減少,天然氣水合物(Natural Gas Hydrate,簡稱NGH)作為新興礦產(chǎn)資源,其碳儲量巨大,是繼致密氣頁巖氣、煤層氣之后最具有潛力的接替能源之一,在近幾年引起廣泛的關(guān)注。在海洋深水非成巖NGH固化流態(tài)開采模擬試驗系統(tǒng)中,高壓管道內(nèi)流動的NGH砂含量測試方法的缺失亟待解決。本文在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,根據(jù)深海天然氣水合物的開采工藝與實際開采模擬試驗需求,提出了一種基于陣列激光對射式的含砂量測試方法,并且完成了含砂量測試系統(tǒng)的總體設(shè)計方案,系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計、器件選型及測試模型的制作。利用計算流體力學(xué)理論與FLUENT有限元仿真軟件進行了管道中固相砂石顆粒與水合物顆粒的運動位置與運動趨勢分析,對管道內(nèi)砂石含量做了定性分析;針對非成巖NGH開采過程管流中的含砂量測試需求構(gòu)建了含砂量的測試系統(tǒng),其硬件部分主要分為光路及電路設(shè)計;光路部分的設(shè)計主要研究了激光基本特性、管流中固相砂石顆粒對陣列平行激光束的阻隔特點,并進行了光電器件選型及測試系統(tǒng)設(shè)計;電路部分主要進行了調(diào)制電路及總測試系統(tǒng)的電源供電電路設(shè)計;數(shù)據(jù)采集模塊采用C語言編制軟件...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究目的意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 天然氣水合物開采研究現(xiàn)狀
        1.2.2 多相流研究現(xiàn)狀
        1.2.3 管流含砂量測試現(xiàn)狀
    1.3 課題來源及研究內(nèi)容
    1.4 研究思路
第2章 管流含砂量測試系統(tǒng)總體方案設(shè)計
    2.1 系統(tǒng)的含砂量測試原理
        2.1.1 含砂量測試方法研究
        2.1.2 砂粒的光學(xué)影響特性
    2.2 系統(tǒng)設(shè)計指標
    2.3 系統(tǒng)設(shè)計原則
    2.4 含砂量測試系統(tǒng)的總體設(shè)計方案
        2.4.1 測試系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
        2.4.2 測試系統(tǒng)設(shè)計方案框圖
        2.4.3 測試系統(tǒng)的實驗平臺設(shè)計
    2.5 本章小結(jié)
第3章 顆粒受力分析與管流砂粒仿真
    3.1 砂粒受力分析與流體介質(zhì)控制方程
        3.1.1 砂粒受力分析
        3.1.2 流體介質(zhì)控制方程
    3.2 計算流體力學(xué)的求解過程
    3.3 水平管道固液兩相流動仿真設(shè)計
        3.3.1 仿真模型的建立
        3.3.2 顆粒運動模擬仿真
        3.3.3 結(jié)果分析
    3.4 彎管固液兩相流動設(shè)計
        3.4.1 仿真模型建立
        3.4.2 顆粒運動模擬仿真及分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 含砂量測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計
    4.1 含砂量測試系統(tǒng)的硬件選型
        4.1.1 系統(tǒng)的光源器件分析
        4.1.2 系統(tǒng)的接收光電器件分析
        4.1.3 數(shù)據(jù)采集模塊分析
    4.2 光電系統(tǒng)平臺搭建
        4.2.1 探測方式研究
        4.2.2 陣列式排布研究
        4.2.3 光電系統(tǒng)平臺設(shè)計與加工
    4.3 系統(tǒng)電路設(shè)計
        4.3.1 光源調(diào)制驅(qū)動電路
        4.3.2 光電接收器件電路設(shè)計
        4.3.3 電源電路的設(shè)計
    4.4 本章小結(jié)
第5章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計與試驗研究
    5.1 系統(tǒng)算法研究與程序設(shè)計
        5.1.1 算法程序研究
        5.1.2 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計
        5.1.3 人機交互界面
    5.2 實驗裝置制作及綜合調(diào)試
    5.3 系統(tǒng)實驗及結(jié)果分析
        5.3.1 多相流實驗
        5.3.2 含砂量測試實驗
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果



本文編號：3791069