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水平油水两相流含水率测量组合电容传感器仿真研究 硕硕士学位论文MASTERS DISSERTATION论文题目水平油水两相流含水率测量组合电容传感器仿真研究作者姓名方昕学位类别工程硕士指导教师孔令富教授2019年年5月TP391学校代码10216UDC004密级公开工程硕士学位论文（应用研究型）水平油水两相流含水率测量组合电容传感器仿真研究硕士研究生方昕导师孔令富教授副导师王成研究员申请学位工程硕士工程领域计算机技术所在单位信息科学与工程学院答辩日期2019年5月授予学位单位燕山大学A Dissertationin ComputerTechnology SIMULATIONRESEARCH ONMEASUREMENT OFWATER CUTIN HORIZONTALOIL-WATER TWO-PHASE FLOWBY BINEDCAPACITANCE SENSORby FangXin Supervisor:Professor KongLingfu YanshanUniversity May,2019燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明此处所提交的硕士学位论文水平油水两相流含水率测量组合电容传感器仿真研究，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。 论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。 对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。 本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签字日期年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书水平油水两相流含水率测量组合电容传感器仿真研究系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。 本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。 本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。 本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。 保密，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于不保密。 (请在以上相应方框内打“”)作者签名日期年月日导师签名日期年月日摘要-I-摘要水平井具有提高原油采收率及降低油田开发成本等优点，在现今油田的开发中占据了重要的位置。 含水率是水平产液剖面测井技术的一个重要测量参数，然而，含水率的测量一般受流型的影响较大，现有的电容传感器不能同时在低流量和油水分层状态下具有良好的分辨能力。 因此，为了满足水平油水两相流的实际测井需求，本文提出并设计一种新型的组合电容传感器，并对其展开仿真实验及结构优化。 本文重点研究以下几方面内容。 首先，为了解决水平条件下油水两相流的流型对于传感器的测量产生的影响，展开水平油水两相流在非集流和集流状态下流型流态的仿真实验。 采用GAMBIT构建非集流和集流水平管道，并对其进行网格划分。 使用FLUENT软件对构建好的模型在不同工况下进行仿真计算，并对油水两相流流型的变化规律进行分析。 可以为后续组合电容传感器在不同流型下的响应特性分析提供一定的理论支持。 然后，提出一种组合电容传感器，用于解决目前水平油水两相流在不同流型条件下含水率测量分辨率低的问题。 采用SOL对组合电容传感器进行建模和静电场仿真，并对不同的电极长度、流道半径、金属层电极内绝缘层厚度进行灵敏度的分析，得出最优的组合电容传感器结构。 对优化后的传感器在六种不同的流型下的响应特性进行仿真分析，并对油泡接触电极的不同方式进行模拟，该仿真结果将为实际的测量实验奠定理论基础。 最后，通过静态和动态实验对组合电容传感器在不同流量、不同含水率下的响应特性进行分析，以验证仿真实验的正确性，并得出组合电容传感器在水平油水两相流不同流量、不同含水率的响应规律。 组合电容传感器的分辨能力明显优于筒状电容传感器。 水平井开采可以更好地对剩余油量进行挖掘，提高原油采收率，通过提高低渗透油田的单井产量，降低油田开发成本，更加适用于地面条件复杂的地区，尤其是常规技术难以有效动用的薄油层2-4。 目前水平井在油田开发中的地位越来越重要，水平井工艺越来越成熟，其数量呈上升趋势，但水平井中油水两相流流型复杂，测量和解释面临困难，因此研究水平井中流体流动规律具有重要意义5。 随着水平井开采技术的日益完善与发展，其规模不断扩大，产液剖面测井技术在水平井开采中扮演着越来越重要的角色6。 产液剖面测井技术主要用于评价油管内分层流量、含水率和计量井眼内流体流动剖面，测量井中流体的流动情况，对油田开发具有重要的意义7。 产液剖面测井资料对优化注采方案、指导压裂、堵水等作业有着极其重要的作用，能够很好地对这些作业进行评价，对于油田的长期稳产具有重要意义8。 产液剖面测井通过对各种参数的测量可以得到各个产层的动态变化和产出情况，提供了丰富的地质分析动态资料，可以确定油井的生产状态和水淹状态，掌握在开发期间某个区域的变化规律，实现对油井采取综合调整措施，最终达到增产的目的9。 含水率的测量对于优化产液剖面测井技术具有重要的意义10-12。 和垂直井比较而言，水平井产液剖面测井仍旧存在着很多的问题。 测量仪器在井的下方没有办法靠着重力抵达需要测量的水平井段，水平井中流体的流动状态与垂直井相比更加复杂多变，一些应用于垂直井的测量技术无法直接应用于水平井，这样就使得水平井测井实现起来相当困难13。 水平井的应用在近年来规模不断扩大，同时也伴随着更多问题的出现，产液剖面测井资料的不完善对于水平井的开发所带来的影响也越来越突出。 水平油水两相流流动在油田实际生产中普遍存在14。 在低流量情况下，由于重力作用，水平井中普遍存在重质和轻质相分离的层流模型，层流状态下油水两相间存在滑脱，分相滞留现象突出，增加了测井解释难度，且导致测量结果具有一定的片面性15-17。 采用集流测量，能够有效降低滑脱效应对油水两相流的影响18。 在中、燕山大学工程硕士学位论文-2-低流量的水平井中流体的流动速度非常的低，如果采取非集流的测量方法，涡轮流量计的启动就会变得非常的困难；在较低流速下，流量计和含水率计的响应不仅受流量和含水率的影响，还受油、水在井内分布的影响19。 集流装置不仅可以极大地提高流体流速，还能够使油水混合均匀，从而减小油水分布不均所带来的含水率测量误差，且能够有效地提高流量和含水率的测量精度20。 水平井集流后流型和动力特性的研究更加具有挑战性，集流后流速增大，在重力的作用下流型变化更加复杂，流体流型流态的分析和含水率的测量等问题面临重大挑战21。 1.2国内外研究现状1.2.1两相流流体流动参数随着水平井开采规模的不断扩大，水平井测井生产资料成为相关领域中的一个研究重点和热点22。 油水两相流流体的流动特性往往需要由流体的流动参数来描述，流体测量参数是否准确对流体的流动特性的理解具有积极意义。 关于两相流流体的测量参数的研究中，由于流体间往往存在着相对运动，因此在描述流体的流动特性时主要采取以下参数。 (1)相速度某一时间内流过管道截面的某相体积与管道截面面积的比值，见式(1-1)。 QVA?，oooQVA?，w oQQVA?(1-1)式(1-1)中，V w表示水相速度，V o表示油相速度，V表示油水混合速度，Q w表示某个时间间隔内流过水平管道的水相的体积，Q o表示某个时间间隔内流过水平管道的油相的体积，A w表示水相所占的管道截面积，A o表示油相所占的管道截面积，A表示管道截面积。 (2)相持率在管道的某个流体流经的截面上，某相所占的管道的截面积与流体流过的管道总截面积的比值，见式(1-2)。 wwAYA?，ooAYA?(1-2)式(1-2)中，Y w表示持水率，Y o表示持油率。 第1章绪论-3- (3)相含率某一时间内流过管道截面的各个相体积与流体流过管道截面的总体积的比值，因而，也称为体积含率，见式(1-3)。 oQHQQ?，oow oQHQQ?(1-3)式(1-3)中，H w表示含水率，H o表示含油率。 1.2.2水平油水两相流流型流态研究油水两相流流体在水平状态下呈低流速流动时，因为重力的原因使得具有不同密度的油水两相作层流运动。 当流速较大时，流体的动能足以克服重力作用运动时，流体则表现为分散流动23。 国外关于水平条件下油水两相管道流已经开展了大量的基础研究工作24。 Trallero J.L.25、Russell T.W.F.26、Charles M.E.27、Hasson A.R.28等人，对处于水平条件下的油水两相流的流动特性开展了实验。 Trallero J.L.等人29对处于水平条件的管道内的油水两相流采取实验的方法开展了理论研究，并在之前的成果上将水平油水两相流流动的流型划分为分层流和分散流两大类。 分层流包括水平层状流(Stratified Flow,ST)和伴有混合界面的水平波状流(Stratified Flowwith Mixingat theInterface,ST&MI)，分散流包括水平水包油和水层泡状流(Dispersed FlowIncludes Dispersion of Oil in Waterand Water Flow,DO/W&W)、水平水包油乳状流(Oil inWater Emulsion,O/W)、水平沫状流(DispersionofWater inOil andOilinWaterFlow,DW/O&DO/W)和水平油包水乳状流(Water inOil Emulsion,W/O)，如图1-1所示。 STST&MIDO/W&WO/WDO/W&W/OW/O图1-1水平管内油水两相流流型划分燕山大学工程硕士学位论文-4- (1)水平层状流和波状流(ST、ST&MI)。 当油水混合流速较低时，主要影响条件为重力，密度较小的油在管中的上部运动，密度较大的水在管中的下部运动。 流速非常低时，油水界面明显，当油水两相或某一相流速增大时，油水界面会产生上下波动。 故该状态被分成两种流型，即油水界面平滑的分层流动(ST)和油水界面存在上下波动的分层流动(ST&MI)。 (2)水平泡状流(DO/W&W、O/W)。 当含水率较高时，分散的油泡在持续的水相中悬浮。 随着流体流动速度增加，油泡在油水界面的个数逐渐增多，在流体动力和浮力的共同作用下，油泡逐步分散到整个水平管截面中。 此种状态也分为两种流型，即油泡在管内上部悬浮，水相在管内下部呈连续相的水包油和水分层流(DO/W&W)，和油泡相对均匀地分散在整个管道的水相中，不存在连续油相的水包油分散流(DO/W)。 (3)水平沫状流(DO/W&W/O)。 当含水率较低时，油相在水平的管道中呈现为连续相。 流体流动速度增大到一定的程度，少量水泡分散在管内上部连续油相中，表现为油包水，管内下部超出水相承载油相的能力，部分油泡分散在连续的水相中，表现为水包油。 (4)水平乳状流(W/O)。 当油相含率较高且流体流动速度增高到一定值时，水相分散在连续的油相中，由于油为非透明的，所以无法观察到水相的分散情况，只能看到在水平透明管内有连续的油相流动，偶尔能看到有分散的水泡。 此种划分流型的方式已经获得了这个领域的许多学者普遍认可，某种程度上可以代表目前油水两相流流型的研究水平，是对油水两相流流型的主要划分方式。 水平油水两相流流动状态的研究为流体流动参数的检测、电容传感器的结构设计及其几何结构参数的优化奠定了一定的理论基础。 1.2.3油水两相流含水率测量方法研究油水两相流含水率是生产测井中的一项重要流动参数30，对于国内外研究油田开采具有重要意义。 目前普遍用来测量含水率的方法有快关阀门法、微波法、射线衰减法、差压法、成像法、以及电学法31。 快关阀门法是一种最常用来直接测量相含率的方法，一般用来对多相流的研究及标定分相含率的测量装置32,33。 微波法是通过不一样的介质对微波的摄入程度不相同从而测量出流体中相含率的差别。 射线衰减法是利用不同介质对同种射线的吸第1章绪论-5-收程度不同来计算混合物中的相含率34。 差压法通过不一样的介质对应的压差不相同的原理对相含率进行检测。 成像法是一种新兴的用来测量流体参数的方法，主要用来研究两相流。 胡金海等人35提出了一种基于阵列电导探针流动成像的仪器，同时在水平和垂直模拟井中开展了动态试验，通过对比分析油泡个数和流量及含水率之间的图版，得到了油泡个数分别与流量和含水率之间的对应关系。 电学法一般分为电导法和电容法。 电导法是通过测量流体的电导率来测量流体的含水率的36。 张落玲37提出了一种适用于高含水及特高含水情况基于外分流法的电导含水率计，该含水率计具有很好的测量稳定性、且偏差小、重复性好。 梁兴贺38对插入式电导传感器进行了结构优化，并采用优化后的电导传感器进行了动态实验，实验结果表明该电导传感器对于水包油的段塞流、水包油的泡状流和水包油的细小泡状流都拥有较好的相含率测量。 任宇天39对同轴电导传感器进行了结构优化，并进行了静态及动态实验，验证了同轴电容传感器对油水两相流含水率的测量具有良好的灵敏度和分辨率。 由于电导式传感器只适用于在连续的水相进行测量，连续的油相时不可测，利用电容法进行油水两相流含水率的测量也是比较有效的方法。 Liu X.B.等人40研究了同轴电容传感器的响应与含水率的关系，得出高灵敏度的区域主要分布在内电极附近。 Chen X.等人41对同轴电容传感器的几何结构进行了优化设计，然后对同轴电容传感器在垂直井情况下的响应特性与含水率之间的关系进行了研究，研究结果表明同轴电容传感器在中低含水条件下具有良好的分辨率。 Zhang H.X.等人42对同轴电容传感器在水平条件下油水两相流非均匀分布的响应进行了研究，结果表明，同轴电容传感器在含水率为30%70%时具有良好的分辨率。 徐文峰等人43设计了一种在低产液水平剖面检测含水率的筒状电容传感器，对油水分层的流型具有很好的检测能力，但在非分层流条件下便失去了分辨能力。 1.3研究目的及意义水平井中油水两相流的流动，由于不同的相密度、粘度、流速、以及含率等，导致油水两相流在井中分布不同，表现出不同的流动规律，且其流型与垂直井相比更为复杂。 水平油水两相流流动参数的测量，需要对水平管道内流体的流动形态有一定的了解。 使用FLUENT有限元分析软件对非集流和集流状态下水平油水两相流展开仿真计算分析，可以获得不同工况下的流体流动状态，为低产液水平生产测井技术提供一定的技术支持。 燕山大学工程硕士学位论文-6-在相含率的检测方面，电容式传感器具有受导电性影响小，灵敏度高，信号稳定等优点，故其在水平油水两相流相含率的测量方面占有重要的位置。 在对低产液水平井进行含水率的检测时，国内经常采用同轴或筒状结构电容传感器。 当流量较低流体呈分层流动时，同轴电容传感器可能会淹没在油或水中，这使得其对含水率的分辨能力降低，含水率在50%以上时分辨能力会更低，不能满足实际测量的需要。 关于筒状电容传感器在20m?/d以上和3m?/d以下的流量时，同样失去了分辨能力，该种传感器在流量范围上不能满足实际的测量需要。 为了解决含水率的测量问题，本文提出并设计出一种组合式电容传感器。 该电容传感器是由中心电极杆和金属层筒状电极组合而成的一种新式传感器结构。 首先采用SOL软件进行仿真实验，对组合电容传感器在分层流动状态下具有不同的含水率的静电场进行了仿真分析，并对传感器的灵敏度场分布及其最优的几何结构进行了研究，然后对其在6种不同流型中的响应特性进行了分析，最后使用该结构的电容传感器进行了静态实验，并与筒状电容传感器进行了动态试验对比。 该结构的电容传感器能够在低流量和油水分层流动状态下均具有良好的分辨率，可以很好地满足低产液水平油水两相流含水率的测量。 1.4论文主要研究内容及结构安排本文主要针对低产液水平油水两相流流动参数的测量问题开展分析和研究工作，主要研究关于非集流和集流条件下水平油水两相流的流动特性和含水率的测量方法。 研究的主要内容包括，使用构建好的网格模型开展对水平油水两相流流型流态的数值模拟及其仿真结果分析；组合电容传感器的测量原理及理论模型建立；组合电容传感器的电场分析、灵敏度分析、几何结构优化及其在不同流型下的响应特性分析。 全文共包含5章，从第2章起的内容安排如下。 第2章采用GAMBIT软件建立非集流和集流状态下的油水两相流模型，使用FLUENT软件对水平油水两相流进行仿真计算并简要介绍FLUENT数值仿真的使用方法，最后对流体的仿真结果进行分析。 第3章介绍组合电容传感器的测量原理，对其几何结构进行设计。 使用SOL软件对组合电容传感器进行建模和静电场仿真分析，了解其内部灵敏度分布情况，并对其几何结构进行优化。 第4章对不同流型状态下组合电容传感器的响应特性和不同油泡个数与传感器第1章绪论-7-电极接触的响应特性进行分析。 第5章通过现场实验对仿真结果的真实性进行验证，并对实验结果进行分析。 采用优化后的组合电容传感器结构对水平油水两相流进行静态及动态试验，得出组合电容传感器的分辨率并对仿真结果的正确性进行验证。 最后本文对研究生期间的工作做总结归纳，提出本课题中研究的不足，并对今后的研究内容进行展望。 燕山大学工程硕士学位论文-8-第2章水平油水两相流流型流态数值模拟本章主要介绍FLUENT数值模拟过程中的两相流模型和湍流模型，并对GAMBIT的建模和FLUENT流体仿真的步骤进行简要描述。 采用GAMBIT软件对非集流和集流状态下的水平油水两相流进行建模并进行合理的网格划分，采用FLUENT软件对不同工况下(非集流状态下仿真流量为3m?/d、5m?/d、10m?/d、20m?/d、40m?/d、60m?/d，集流状态下仿真流量为5m?/d、10m?/d、30m?/d、60m?/d，含水率范围均为0.10.9)的仿真模型进行数值模拟计算。 通过对仿真结果进行对比分析，得出在不同含水率、不同流量下的流体流动状态。 2.1数学模型2.1.1控制方程守恒定律会对流体的流动具有一定的限制作用，基本包括质量守恒、动量守恒以及能量守恒定律。 如果流体流动过程中不同成分之间产生混合及相互作用，此时还要受组分守恒定律的限制。 若流体呈湍流流动状态，那么还应该符合湍流运输方程。 (1)质量守恒方程，流体流动必须要满足质量守恒定律，即，某一时间段内流体微元体质量的增多，与在此时间段内进入词微元体的净质量相同。 由质量守恒定律可以获得质量守恒方程，其又被称作连续方程，见式(2-1)。 0u vwt x x z?(2-1)式(2-1)中，?代表着密度，t代表着时间，u、v、w分别代表着速度矢量在x、y、z各个方向上的分量。 如果流体是不可压缩的流体，那么密度?便为常数，此时，公式(2-1)转换为，0u vwx xz?(2-2)如果流体呈稳态流动，那么密度?便不随时间的变化而变化，此时，公式(2-1)转换为，0u vwx xz?(2-3)第2章水平油水两相流流型流态数值模拟-9- (2)动量守恒定律，流体流动同样都要满足动量守恒定律，即，流体微元体在时间上的动量变化率应该与该微元体所受的各种外界的作用力之和相同，这种定律被称为牛顿第二定律，由牛顿第二定律可以推导出动量守恒方程，即动量方程，也被称作Navier-Stokes(N-S)方程，见式(2-4)，(2-5)，(2-6)。 ?yxxx zxxupdiv uFt x x y z?u(2-4)?xy yy zyyv pdivv Fty x yz?u(2-5)?yzxz zzzwpdiv wFt z x yz?u(2-6)式(2-4)，(2-5)，(2-6)中，p代表着流体微元体上的压力；u、v、w分别代表着速度矢量在x、y、z各个方向上的分量；xx?、xy?和xz?等是在分子粘性力量下出现的黏性应力?的分量；F x、F y和F z各自为微元体上各个方向的体积力。 如果体积力只包含重力，那么此时F x=0，F y=0，F z=-g(z轴方向向上)。 (3)能量守恒方程，如果流体流动具有热交换那么它也必然要符合能量守恒定律，也就是说，流体微元体中的能量增加率同进入到微元体内的净热流量和作用在其上的体积力和面积力所做的功相同。 此定律为热力学第一定律，从而获得能量守恒方程，简称能量方程，见式(2-7)。 ()()()()()()()Tp ppT uTvT wTk Tk Tk TSt x yzxc x y cyzc z?(2-7)式(2-7)中，c p是比热容；u、v、w分别代表着速度矢量在x、y、z各个方向上的分量；T是热力学温度；k是流体的传热系数；S T是流体内部的热源还有因为粘性原因流体的机械能变成热能的那一部分，S T也会被称作黏性耗散项。 虽然能量方程也是流体流动和热传递的基本方程，可是关于不可压缩流体，在热交换能量非常小或是可被忽略的情况下，能量方程便不予考虑。 (4)组分质量守恒方程，当某个特定系统中有着质交换，或有着多种化学的组分，那么其中的任意组分都须符合组分守恒定律。 组分质量守恒定律能够被这样展现，在某一选定系统中，一种化学组分的质量随着时间的转换率，同在系统界面上扩散的净流量和经由化学反应所出现的这个组分的生产率的和是一样的。 由组分质量守恒定律获得组分S的组分质量守恒方程，见式(2-8)。 ()div()div()ss ss sD gradc St?u(2-8)燕山大学工程硕士学位论文-10-式(2-8)中，c s代表着组分s的体积浓度；c s是该组分的质量浓度；D s代表着这种组分的扩散系数；S s是一个时间段中和体积系统内由化学反应得到的这种组分的质量，也就是生产率。 等号左边的第一部分代表着时间的变化率，左边第二部分代表着对流项；等号右边第一部分代表着扩散项，右边第二部分代表反应项。 各个组分质量守恒方程的综合也表示连续性方程。 2.1.2VOF模型VOF(Volume ofFluid)模型是一种流体体积函数。 这种模型可以通过求解单个的动量方程和处理某个区域的各个流体的容积比率来对多种无法混合的流体进行模拟计算。 此模型会被用来处理各种自由面。 它的基本原理可以被这样表述，通过计算每一个网格流体的体积与各个网格的体积之比从而获得自由面的位置还有它的形状。 设任意函数f(x,y)，f(x,y,t)=1时，(x,y)的点处具有这种流体的质点；f(x,y,t)=0时，(x,y)的点处不存在这种流体的质点。 根据以上定义的函数可得，f是随着流场的变化而变化的，见式(2-9)。 ,1(,)i ji jijSF fxyt dxdyS?(2-9)式(2-9)中，j iS,代表着某一网格的体积，F i,j代表着f(x,y,t)在任一网格S i,j上的积分。 如果不考虑剧烈的相变，则由连续性介质概念可以知道，函数f不随质点的运动而改变，它的随体导函数值为零，其传输方程见式(2-10)。 0fffu vtxy?(2-10)通过不可压缩的流体的连续方程可以得到它的守恒形式的传输方程，见式(2-11)。 0f ufvft xy?(2-11)通过上述描述可知，流体在各个网格上的体积函数实际为，F=网格中的流体体积/网格体积F=1时的网格充满流体A，被称为流体网格；当F=0时为空网格；当0 第2章水平油水两相流流型流态数值模拟-11-2.1.3湍流模型湍流流动是一种复杂的高度非线性流动，标准k-?模型属于典型的两方程模型，在一方程模型的条件下，加入了一个与湍流耗散率i ik ku uxx?相关的方程后得到的，其具有很好的收敛速度和相对较低的内存要求，是目前使用最为广泛的湍流模型44。 模型描述，?itk bM kij kjk kukG GY Stxxx?(2-12)?2132itk bij juCG CG CStxxxkk?(2-13)式(2-12)，(2-13)中，2tkC?代表着湍流粘度，C代表着经验常数，G k代表通过时均速度梯度得到的湍流动能的生成项k；G b代表着因为浮力得到的湍流动能；Y M代表着可压缩的湍流中的脉冲扩张项；C1?、C2?和C3?为经验常数；k?和?各自代表着与湍流动能k以及耗散率?相对的Prandtl数；S k和S?为用户自定义的原项。 标准k-?模型中的常数C1?、C2?、C3?、k?和?各自的取值是1. 44、1. 92、0. 90、1. 0、1.3。 当雷诺数Re大于2300时则认为管内流体为湍流流动状态，此时应选用湍流模型。 2.2FLUENT数值仿真2.2.1数值模拟流程FLUENT是一种用于复杂几何区域进行数值模拟和分析的专业仿真软件45。 采用GAMBIT软件来对设计好的几何结构建模并对网格进行合理的划分，然后将构建好的网格模型放到FLUENT软件中进行数值模拟计算。 在FLUENT中的仿真步骤为，前处理、求解器以及后处理，这三个过程与工程领域分析问题的过程正好相似。 前处理过程，需要借助其他辅助软件，根据研究内容构建仿真所需要的模型并进行网格的划分，对实际的需求和仿真效率进行综合考虑选择划分的形状及单元大小。 燕山大学工程硕士学位论文-12-设置求解器过程，其实也就是设置数值仿真的计算方程，一般包括N-S方程、SIMPLE、PISO及SIMPLEC算法。 针对不同的仿真情况来选取相应的方程展开计算。 后处理过程，当仿真迭代计算结束后，可以通过FLUENT输出需要的仿真结果的物理量。 使用FLUENT软件可以有效地节省科研成本和时间，从而提高工作的效率。 FLUENT软件工作流程如图2-1所示。 网格质量检查网格尺寸确定求解器模型设置两相流和粘度模型设置边界条件设置主程序迭代计算结果可现化图2-1FLUENT工作流程2.2.2模型的建立及网格划分在空间上，关于模型的网格划分就是将流体仿真计算部分分割成为许多的子计算部分，还要知道各个部分的节点。 采用GAMBIT软件构建仿真计算所需要模型的过程如图2-2所示。 根据实际测井需要对仿真模型进行结构设计，并采用构建好的模型进行水平油水两相流的仿真计算。 几何构图划分网格设置边界条件输出网格模型图2-2GAMBIT建模过程首先通过绘图工具可以直接绘制出模型的基本几何结构，我们所要研究的模型是中心对称的模型，所以选择二维模型建立。 本文对非集流和集流条件下水平油水两相流进行仿真研究，建立了管径为125mm，长度为8000mm的非集流水平管的几何结构模型，如图2-3所示，和集流部分管径为26mm，长度为600mm的集流水平管带组合电容传感器的几何结构模型(其中箭头方向为流体的流动方向)，其中长度为20mm的组合电容传感器的中心电极杆置于集流管道中后部，如图2-4所示。 组合电容传感器的中心电极杆原本的直径为10mm，但由于此处选用二维模型进行实验，考虑到与实际测量尽量相符，将流道中的电极杆