9_固液两相流动
固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究
固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究近年来，固液两相流和颗粒流在许多工业领域中被越来越多地使用，是一种重要的热物理现象。
本文从固液两相流和颗粒流的运动理论及实验研究的角度出发，首先对固液两相流的本质概念进行简要总结，然后梳理固液两相流的运动规律，从宏观到微观，探究多种流体的运动机制，并讨论颗粒流的运动特性。
固液两相流是指存在两个可独立存在的,具有不同性质的相组成的流体,在对流量和力学环境下运动的一种物理现象。
从动力学角度来看，固液两相流被分为固体和液体两个不同的部分，它们分别受到不同的重力和粘性力的作用，具有不同的驱动力，形成的运动状态也不同。
例如，在重力下，具有质量和形状不同的固体颗粒会因为重力、粘性和空气阻力等因素而产生不同的运动轨迹。
此外，受重力作用，液体中悬浮的颗粒或气泡也会发生运动。
宏观角度观察固液两电流，可以把其分为湍流和非湍流两种状态。
从湍流出发，可以得到熵递减原理，颗粒在运动过程中，湍流驱动力会使其运动轨迹发生变化；从非湍流出发，推导出固液两相流的克服斯特林运动方程，运动状态受到温度、粘度和速度的影响。
在此基础上，可以建立宏观的固液两相流与颗粒流的运动模型，形成作用域，提出关于粒子流动的约束条件。
微观角度来观察固液两相流和颗粒流，主要是考察颗粒的表面活性和分布以及流体粘性和密度等因素对固液两相流运动的影响。
比如，液体介质中流动的固体颗粒表面活性会使整个流体受到表面力的作用，这会改变流体的结构，形成新的液体流动模式。
此外，液体中的颗粒的分布特性也影响着其流动状态，研究表明，颗粒的粒度和粒径等因素会影响到它们的悬浮状态、运动路径以及湍流性能。
最后，流体粘性影响着液体中固体颗粒的运动，当粘度系数增大时，颗粒会运动受阻，粒径较小的颗粒会遇到更大的阻力，使得它们的流动路径发生变化。
基于对固液两相流及颗粒流运动的理解，研究者利用实验室条件对其进行了大量的测试和实验研究，探究固液两相流的流动特性、粘度、湍流性能以及颗粒的分布、动力学性质等。
固液两相流 欧拉 控制方程
固液两相流欧拉控制方程嘿，朋友们！今天咱们来唠唠固液两相流的欧拉控制方程，这玩意儿就像是一场超级复杂又超有趣的魔法咒语。
你看啊，欧拉控制方程对于固液两相流来说，就像是交通警察指挥着一群调皮捣蛋的小精灵（固体颗粒和液体分子）。
连续性方程呢，就好比是人口普查员在数这个两相流世界里的“居民”（物质的总量）。
质量得守恒呀，就像你口袋里的钱，花出去多少得有个记录，进来多少也得清楚，不能莫名其妙就多了或者少了。
对于固液两相流，这个方程就严格把控着固体和液体质量的平衡，可不许有偷偷溜走或者莫名冒出来的情况哦。
再说说动量方程，这可不得了。
它就像是一场激烈的拔河比赛。
固体颗粒和液体都在用力，各自有自己的“小脾气”。
液体可能像个灵活的小瘦子，到处乱窜，固体颗粒呢，有时候就像一群顽固的大石头，想要按照自己的节奏走。
这个方程就像裁判一样，把它们的各种力量（动量）都考虑进去，不管是液体的粘性力像是黏人的小尾巴，还是固体颗粒之间碰撞的冲击力像是两个大力士撞在一起，都得在这个方程里找到平衡。
能量方程就像是这个两相流世界里的“能量管家”。
你想啊，固液两相流里到处都有能量在传递，液体流动有动能，固体颗粒运动也有动能，还有它们内部储存的能量呢。
这能量就像一个个小火球在它们之间跳来跳去。
能量方程要确保这些小火球不会突然消失或者突然爆发出一大堆来，就像管家要看好家里的钱财一样，得收支平衡呀。
相界面的相互作用方程就像是两国之间的外交协议。
固体和液体在相界面这里就像是两个国家在边境上打交道。
这里有物质的交换，就像两国之间的贸易往来；还有动量和能量的传递，就像互相交流技术和文化。
这个方程得小心翼翼地处理这些复杂的关系，不然就会像两个国家闹别扭一样，整个固液两相流就乱套啦。
在处理固液两相流的时候，欧拉控制方程还得考虑到固体颗粒的浓度。
这就像是在一锅大杂烩里数某种菜有多少。
如果固体颗粒浓度高，就像菜放多了，整个体系的性质就会变得不一样。
方程得根据这个浓度来调整自己的“菜谱”，确保这锅大杂烩（固液两相流）的口感（性质）是对的。
固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究
固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究随着流体力学与工程技术的发展，固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究也受到了广泛关注。
本研究旨在通过研究固液两相流与颗粒流的运动规律，以及该运动规律在工程应用中的应用，为深入理解固液两相流与颗粒流的运动机理提供理论支持。
一、固液两相流的运动机理固液两相流是由两种或多种相（固相和液相）组成的复杂流体系统，例如水和悬浮颗粒等。
固液两相流的运动机理主要受制于固相和液相的物理和化学性质，其运动行为受到流体流动、物理和化学作用的影响。
因此，在尺度上的运动规律拥有较大的变化，而且与尺度有关。
在宏观尺度上，固液两相流的运动机理主要受流体流动作用的影响，它的运动受到流体的静力、动力学和热力学三个层次的影响。
它由流体的压力梯度、粘度分布和外力作用所决定，同时受到流体温度与湿度等气象条件的影响。
在微观尺度上，固液两相流的运动受到物理和化学作用的影响，其物理作用主要有流体的内部变形、内部磨擦、液-固相间的表面张力以及液-固相间的多种相互作用等；其化学作用主要有液-固相间的溶质运移、化学反应等物理-化学过程。
二、颗粒流的运动机理颗粒流是由种类多样的颗粒组成的流体，这些颗粒的大小形状不同。
颗粒流的运动机理也是复杂的，受制于流体流动、物理和化学作用等多种因素的影响。
颗粒流的运动机理以流体流动为基础，由颗粒间的碰撞和相互作用以及颗粒与流体的相互作用的复合作用决定。
颗粒流的运动主要受到流体的压力分布、粘度分布、内部流速分布以及外力和激励力的影响。
颗粒流微观运动机理主要受到流体内部变形作用、颗粒间碰撞作用、颗粒间表面张力作用及溶质运移作用等多种物理和化学作用的影响，同时还受到气象条件的影响。
三、固液两相流与颗粒流的工程应用固液两相流与颗粒流的工程应用在实际工程中广泛存在，被广泛应用于冶金、陶瓷、石油、医药、化工、环境等行业的技术中。
固液两相流在化工工业中的应用十分广泛，常见的有气体-液体混合物的解离技术，比如油水分离；在陶瓷工业中，利用固液两相流技术可以研制出优质、高性能的陶瓷材料；在冶金工业中，固液两相流技术可以有效地把铁与煤粉混合物分离，从而获得高品位的铁粉；在石油工业中，固液两相流技术可以用来净化石油中的杂质；在环境保护中，固液两相流技术可以有效地去除水中的有害物质等。
油气井流体力学教学课件固液两相流动
固相颗粒的大小和种类多 样，使流动变得复杂多变。
固液两相流动常常出现不 均匀分布的情况。
3 相互作用
固相颗粒会对液体产生阻 力，影响流动的速度和特 性。
固液两相流动的数学模型
固液两相流动的数学模型包括连续介质方程、动量方程、能量方程等，用于 描述流体和颗粒之间的相互作用。
固液两相流动的基本特性
固液两相流动的基本特性包括固相体积分率、固相颗粒大小、固相颗粒的种 类和性质，以及两相流动的分类和性质。
固液两相流动的流态
固液两相流动存在不同的流态，包括静止态、层流态、不稳定态等。流态的转换是固液两相流动研究的重要课 题。
固液两相流动的基本性质
固液两相流 计算方法等。
固液两相流动的应用
固液两相流动在石油工程中有着广泛的应用，例如油井压裂、泥浆循环等。此外，固液两相流动的研究也为其 他工程领域提供了重要的参考。
结论
通过学习固液两相流动的基本理论，我们可以更好地理解油气井中流体的运 动规律，并为提高油气井的生产效率做出贡献。展望未来，固液两相流动的 研究将在石油工程中发挥更重要的作用。
油气井流体力学教学课件 PPT固液两相流动
油气井流体力学教学课件PPT：固液两相流动. 介绍固液两相流动，数学模型， 基本特性，流态和应用。
什么是固液两相流动
固液两相流动指的是同时存在固体微粒和液体的流动现象，常见于石油工程中的油井中。
固液两相流动的特点
固液两相流动具有以下特点：
1 复杂性
2 非均匀性
液--固两相流
液--固两相流作为一个新兴的力学分支，液--固两相、气—固两相及气--液两相流动。
一起被统称为两相流体力学。
作为两相流体中的一种类型，液--固两相混合物广泛地存在于自然界及能源、化工、石油、矿业、建筑、水利、轻工、冶金、环保等各个领域。
尤其近年来，随着科学技术的迅猛发展，新材料、新技术、新工艺的出现，液--固两相流理论的应用范围不断扩大，它在现代工业和科学技术各个领域中的重要性也越来越明显。
液-两相流的应用1.固体颗粒的水利输送传统的管道输送技术的应用范围很有限，输送天很短，输送的介质仅限于粒径非常细小的煤粉。
但是自从50年代以来，水利输送技术有了很大的发展，其应用范围也越来越广，输送距离也由工厂或者工地内部的短距离扩散道上千里的长距离输送。
2．石油钻井中钻屑的运移在石油钻井施工中，循环泥浆的主要作用是清除井底和钻头上的钻屑并将其输送到地面。
合理地设计泥浆以及各流动参数，使之既能保证钻屑的正常远移又能有效地保护井壁和油层，是钻井工艺中的技术关键，同时也是一个非常复杂、难度极大的非牛顿液一固两相流体力学问题。
近年来，钻井界的有识之士已充分意识到钻屑运移规律的研究现状与先进的钻并工艺技术之间的尖锐矛盾，井呼吁尽快开展有关方面的研究，建立既有严格的理论依据又与实际情况相符的模型与方法。
3．油层水力压裂工艺中支撑剂的运移在石油工业中，水力压裂液的性能、支撑剂随压裂液在裂缝中的运移及分布是影响压裂效果，甚至是关系到压裂成败的关键。
目前生产中所使用的压裂液为：各种高分子聚合物溶胶；泡沫压裂液；油基压裂液。
这些压裂液均具有较强的非牛顿流变性。
作为支撑剂的固体颗粒一般为砂子、核桃壳等。
显然，支撑剂在裂缝中运移、分布的研究属于非牛顿液--固两相流动范畴。
液--固两相混合物的分类由于液--固两相混合物的组成、内部结构及状态的复杂性，至今尚无统一的分类标准。
目前研究者们根据各自的观点所提出的分类方法主要有如下四种：1.牛顿型均匀混合物2.非牛顿悬浮体3.牛顿液—固两相混合物4.非牛顿液—固两相混合物液--固两相流模型液--固购相流与气--固两相流在微观结构、相间作用及颗粒相运动机理等方面有许多共同之处。
固液两相流模型
固液两相流模型固液两相流模型是研究固体颗粒在液体中运动和传递的流体力学模型。
在工程领域中，固液两相流模型被广泛应用于颗粒输送、颗粒分离、颗粒沉降等过程的设计和优化。
本文将介绍固液两相流模型的基本原理、常用模型和应用领域。
固液两相流模型的基本原理是基于质量守恒、动量守恒和能量守恒的基本方程。
在固液两相流中，固体颗粒和液体之间存在着相互作用力，包括颗粒与颗粒之间的相互作用力和颗粒与液体之间的相互作用力。
这些相互作用力会影响颗粒的运动和传递过程。
在固液两相流模型中，常用的模型包括离散元模型（DEM）、多相流模型和颗粒流模型。
离散元模型是一种基于颗粒之间相互作用力的模型，通过追踪每个颗粒的运动和相互作用，来模拟固液两相流的行为。
多相流模型是一种基于连续介质假设的模型，将固体颗粒和液体视为连续介质，通过求解连续介质的质量守恒、动量守恒和能量守恒方程，来模拟固液两相流的行为。
颗粒流模型是一种介于离散元模型和多相流模型之间的模型，将颗粒视为离散元，将液体视为连续介质，通过求解离散元的运动方程和连续介质的守恒方程，来模拟固液两相流的行为。
固液两相流模型在许多领域中有着广泛的应用。
在矿山工程中，固液两相流模型被用于研究矿石的输送和分离过程，以提高矿石的回收率和降低能耗。
在化工工程中，固液两相流模型被用于研究颗粒在反应器中的运动和传递过程，以提高反应器的效率和产品质量。
在环境工程中，固液两相流模型被用于研究颗粒在水体中的沉降和悬浮过程，以评估水体的污染程度和设计水处理设备。
总之，固液两相流模型是研究固体颗粒在液体中运动和传递的流体力学模型。
通过基本原理和常用模型，可以模拟和预测固液两相流的行为。
固液两相流模型在工程领域中有着广泛的应用，可以用于颗粒输送、颗粒分离、颗粒沉降等过程的设计和优化。
9_固液两相流动分析
9_固液两相流动分析固液两相流动是指固体颗粒悬浮在流体中并随流体运动的现象。
这种流动现象在工业生产过程中普遍存在，例如颗粒床干燥、固液混合搅拌等。
准确地分析和掌握固液两相流动的基本特征对于改进工业生产过程的效率和品质具有重要意义。
本文将从物理特性、固液两相流动模型和数值模拟三个方面进行详细分析和探讨。
固液两相流动的物理特性是理解和研究该现象的基础。
流体的物理特性主要包括粘度、密度和表面张力，而固体颗粒的物理特性主要包括粒径、形状和硬度。
这些特性决定了固液两相流动的行为和性质。
例如，在粘度较大的流体中，颗粒强烈地与流体互动，形成较稠密的颗粒床；而在粘度较小的流体中，则可能形成颗粒的分散悬浮态。
颗粒的粒径和形状会影响颗粒与流体的相互作用，从而影响流动行为。
硬度则决定颗粒在流体中的磨损和碎裂情况。
固液两相流动的模型是描述和预测流动特性的理论工具。
最常用的两种模型是连续相模型和离散相模型。
连续相模型将固液两相看作连续介质，通过求解连续介质的连续性方程、动量方程和能量方程来描述流动。
此模型适用于颗粒浓度较低和流体粘度较大的情况。
离散相模型则将流体和颗粒看作离散的个体，通过追踪个体之间和个体与容器之间的相互作用来描述流动。
此模型适用于颗粒浓度较高和流体粘度较小的情况。
这两种模型常常结合使用，以更好地反映实际情况。
数值模拟是对固液两相流动进行分析和预测的主要方法之一、数值模拟采用数值方法求解连续性方程、动量方程和能量方程，以获得流动过程中的流速、颗粒分布、浓度和温度等信息。
常用的数值模拟方法包括有限体积法、有限元法和粒子法等。
这些方法在不同的场景下有不同的优势和适用性。
例如，有限体积法适用于颗粒浓度较低且流体流速较慢的情况，而粒子法适用于颗粒浓度较高且流体流速较快的情况。
数值模拟可以提供细致的流动特性分布，辅助工程设计和优化。
总之，固液两相流动是工业生产中常见的流动现象，对其进行准确的分析与研究具有重要意义。
固液两相流的研究现状及进展
固液两相流的研究现状及进展摘要：本文主要写了固液两相流泵在国内的研究现状以及分别从内特性、外特性两方面对国内固液两相流泵的研究进展进行分析。
文中还给出了对固液两相流动中的最佳流动模式进行了探讨及固液两相流泵常用研究方法的分析。
关键词：固液两相流泵数学模型流动模式牛顿流体1．固液两相流泵在国内的研究背景我国对液固两相流泵的研究则始于20世纪70年代末80年代初,直到80年代中期以后按两相流理论设计的泵才逐步得到应用。
经过几十年的努力,我国两相流泵技术也得到了长足的发展, 国内许多学者应用两相流理论对固液泵进行了水力设计和试验研究, 积累了许多很有价值的经验和数据, 为我国对液固两相流泵的研究开辟了广阔的道路。
2.国内固液两相流泵的研究现状固液两相流泵的基本概念通常分为两类①杂质泵，包括泥浆泵、砂泵、挖泥泵等，主要用于冶金、矿山开采、电力、煤炭、水泥等行业抽送尾矿、精矿、灰渣、煤泥、水泥等，也可用于江、河、湖、海的挖泥和疏浚。
离心式泵约占杂质泵总量的70% 左右，这类泵主要应考虑磨损问题。
市场调查发现: 上海主流泵生产企业生产的离心式的固液两相流泵主要是渣浆泵。
②无堵塞泵，包括旋流泵、单流道泵、多流道泵、螺旋离心泵和开式或半开式离心泵等，主要用于抽送污水、纸浆、纤维等，这类泵主要考虑的是堵塞问题。
由于固液两相流动的复杂性和特殊性，所以固液两相流泵在性能、噪声、寿命等方面存在着较大的缺陷。
为了克服上述缺点，国内外学者先后通过理论分析，实验研究和数值模拟等方法深入研究固液两相流泵的流动机理，优化泵的设计来提高其效率和寿命，降低噪音。
3.固液两相流泵的研究理论3.1外特性研究20 世纪30 ～ 60 年代，国外学者研究固液相的性质与外特性关系得出的主要结论是: ①泵的扬程随着浓度的增加而下降; ②泵的功率随着浓度的增大而增大; ③泵的效率随着浓度的增加而下降;④泵的最高效率点向着小流量区偏移。
固液混合物的性质( 浓度、比重、粒径) 对离心泵性能方面的影响。
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1.2 环空固液两相流动机理
3.悬移质运动
当钻井液以紊流形式运动时，由于紊流的扩散作用使钻井液各层之间不仅 有动量的交换，而且也有质量（岩屑）的交换。当岩屑沉速小于钻井液径向脉 动速度时，岩屑就可能以悬移的形式运动。
环空流态为紊流时，其紊动猝发体以低速自岩屑床面附近上升过程中，也 携带了那里的岩屑。当猝发体崩解时，岩屑达到悬浮最高点，转而开始下沉。 在降落过程中，一部分岩屑被正在向岩屑床层运动的高速带所攫取，回到近壁 流区，另一部分岩屑落入正在上升的漩涡中，又转而向两侧散开，形式一股新 的向上抬升的低速带。就这样岩屑进入悬浮状态，形成一种动态平衡。
岩屑运移最小返速模型由于计算简便在现场得到了广泛应用，但 它无法描述斜井段和水平井段形成岩屑床后的岩屑运移规律，即不 同水力条件下的岩屑床高度和环空压耗的变化规律。这就需要建立 环空中存在岩屑床时的分层流动模型，其研究方法可以概括为实验 回归和理论建模两大类。不考虑岩屑床的累积和运移过程，环空流 动达到稳定时的岩屑状态计算模型称为岩屑运移稳定模型。
bSb
i Si
Fgb
Ffb
扩散方程 Csd 1
exp[ h sin ( y h)]dACb来自Asd Asdp
p 0.0140dssdRe1/3
岩屑床渗流压降
p L
17.3 Re
0.336
f Cbr2
ds (1 Cb )4.8
1.4 岩屑运移稳定流动 1.两层稳定流动
1.4 岩屑运移稳定流动
在滚动过程中，上举力增加，使该颗粒脱离 岩屑床而跳起，当岩屑上升到一定的高度以后， 颗粒的水平分速接近钻井液轴向流速，从这一点 起，该岩屑又转而下落。若跃起较高，则落到床 层后还可以重新跳起，而且还使下落点附近的颗 粒也跳起前移。此时即形成跃移质运动。
液流拖曳力深入到岩屑床表面以下各层的颗 粒。环空流速小时，表层岩屑以滑动、滚动、跃 移的形式运动。床面以下颗粒依然在原来的位置 上静止不动，随着液流流速的不断加大，运动不 断向深层发展，从而形成岩屑群的层状运动，即 为层移质运动
1.固液两相流动
1.1 固液两相流动研究概况 1.2 环空固液两相流动机理 1.3 临界沉降与最小返速 1.4 岩屑运移稳定流动
1.1 固液两相流动研究概况
固液两相流动广泛存在于自然界及能源、化工、石油、矿业、水利等 各个领域。 尤其近年来，随着科学技术的发展，新材料、新技术、新工艺的出现 ，固液两相流理论的应用范围不断扩大，它在现代工业和科学技术各个 领域中的重要性也越来越明显。 例如，固体颗粒的水力输运，泥沙在河流中的运移，化学工业中的搅 拌、过滤等单元操作，湖泊、河流和海洋的污染，石油钻井中岩屑的运 移，油层水力压裂工艺中支撑剂的运移等等，不胜枚举。 目前，国内外对于固液两相流的研究都极为重视，它已成为当今流体 力学研究中最具挑战性的前沿领域之一。
1.2 环空固液两相流动机理
1.2.3 环空固液两相流典型流型
4.固定床流动模型
当混合物的流速进一步降低时，床层 最底部的颗粒几乎停止运动，上部则为 移动床层和流体层。随流体速度减小， 底部静止床层逐渐增厚，悬浮和运动的 颗粒越来越少，直至全部静止，这种包 含有固定床层的流动就是固定床流动模 型
1.4 岩屑运移稳定流动
1.1 固液两相流动研究概况
1.固液两相流研究背景
固液两相流动广泛存在于自然界及能源、化工、石油、矿业、水利等各个 领域。尤其近年来，随着科学技术的发展，新材料、新技术、新工艺的出现 ，固液两相流理论的应用范围不断扩大，它在现代工业和科学技术各个领域 中的重要性也越来越明显。
例如，固体颗粒的水力输运，泥沙在河流中的运移，化学工业中的搅拌、 过滤等单元操作，湖泊、河流和海洋的污染，石油钻井中岩屑的运移，油层 水力压裂工艺中支撑剂的运移等等，不胜枚举。
1.4 岩屑运移稳定流动 2.三层稳定流动
1.4 岩屑运移稳定流动 2.三层稳定流动
1.4 岩屑运移稳定流动 2.三层稳定流动
1.4 岩屑运移稳定流动
1.4 岩屑运移稳定流动 3.两层不稳定流动
1.4 岩屑运移稳定流动 4.数值模拟
1.4 岩屑运移稳定流动 4.数值模拟
1.2 环空固液两相流动机理
1.2.3 环空固液两相流典型流型 2.非均匀悬浮
当流速、紊流强度和外力降低 时，颗粒虽然仍然悬浮，但颗粒浓 度在环空分布不再均匀，而是越接 近环空下半部浓度越大，称为非均 称悬浮的流动模型
1.2 环空固液两相流动机理
1.2.3 环空固液两相流典型流型
3.移动床流动模型
1.2 环空固液两相流动机理 1.2.1 岩屑颗粒受力分析
1.2 环空固液两相流动机理
1.2.2 岩屑颗粒运动形式
岩屑所受各力的综合 结果在群体上就表现为 不同的运动形式：
接触质；跃移质；层 移质；悬移质
其中接触质、跃移质 和层移质又统称为推移 质
1.2 环空固液两相流动机理
1. 推移质运动
岩屑床表面颗粒，当液流拖曳力大于颗粒阻 力时，便开始以滑动与滚动形式运动，在运动中 都与岩屑床保持接触，称为接触质运动。
浓度下，当由高到低逐渐降低混合 物速度时，可以观察到四种不同的 流动物理模型
1.拟均匀悬浮
2.非均匀悬浮
3.移动床流动模型
4.固定床流动模型
1.2 环空固液两相流动机理
1.2.3 环空固液两相流典型流型
1.拟均匀悬浮
拟均匀悬浮：在较高的流速 下，强烈的紊动使得固体颗粒完 全悬浮，颗粒浓度在环空断面分 布比较均匀，称为拟均匀悬浮的 流动模型
当岩屑以悬移质的形式运动时，它的迹线是不规则的。岩屑浮游的位置， 时而接近井眼上侧，时而接近岩屑床。虽然有时也落到岩屑床层上停留，或发 生置换现象，但浮游的连续性是相当大的，它前进的速度与钻井液轴向流速基 本相同。
1.2 环空固液两相流动机理
1.2.3 环空固液两相流典型流型 宏观上讲，在任一给定的岩屑
70年代中
扩散模型
不考虑颗粒对流体运动影响，相间相对运动等价 于流体的扩散漂移。
60年代初
单流体模型
部分考虑了颗粒对流体流动的影响，不考虑相间 相对运动。
70年代
双（多）流体 模型
全面考虑颗粒对流体流动的影响、相间相对运动 及相间作用。
70年代
1.1 固液两相流动研究概况 3.固液两相流研究方法
目前，固液两相流的研究仍然以实验为主，通过实验得到数据 和规律，建立完全经验性的，或者半经验半理论性的模型，由于 计算简便，误差又在许可范围之内，因此在工程中得到了广泛应 用。
目前，国内外对于固液两相流的研究都极为重视，它已成为当今流体力学 研究中最具挑战性的前沿领域之一。
1.1 固液两相流动研究概况 2.固液两相流分类
类别
离散 模型
连续 介质 模型
模型
特点
大致年代
单颗粒动力学 模型
不考虑颗粒对流体的影响。
40年代末
颗粒轨迹模型
考虑颗粒对流动的影响，考虑了相间耦合，粗略 地考虑了紊流扩散。
1.2 环空固液两相流动机理
1.2.1 岩屑颗粒受力分析
不同井段有着不同的岩屑运移机理。 在直井段，由于岩屑的重力下沉方向与钻 井液轴向速度在同一直线上，原则上，只 要钻井液平均上返速度大于岩屑的干扰沉 降速度，岩屑就能被携带出井筒。 而在大斜度井段和水平井段，岩屑重力沉 降方向与钻井液轴向速度不在一条直线上 ；在水平井段，二者方向正交，其合速度 指向井眼下侧，因而极易在井壁下侧形成 岩屑沉积床。
1.2 环空固液两相流动机理 2.波状运移
当推移质运动达到一定规模后，岩屑床表层便形成起伏的沙波。由于岩屑床 层组成不均匀，加上液流的脉动，即令原来比较平整的床层，也可能产生小的凹 凸不平，使接近岩屑床层的钻井液流速发生变化。
在岩屑床层凸起处，流速增大，在凸起部分的下游，产生平轴环流，环流以 下将出现较稳定的加速区。这种流速分布状态要求岩屑床层变成与之相适应的形 式，即沙波的形式，超过一定限度后沙波就归于消失。
当流速进一步降低时，颗粒不能保持悬浮 ，开始向下沉降，并冲击外管壁，有的颗粒反 弹回液流中，有的沉积于管底边。先是个别沙 丘的形成，然后形成连续的移动床。对于混合 有大小颗粒的系统，沉降速度有大有小，床层 由沉降速度快的颗粒所组成。具有中等沉降速 度的颗粒处于非均称悬浮中，最低沉降速度的 颗粒处于均称悬浮中，随流体流动速度降低， 移动床层逐渐加厚，但所有岩屑仍然在运动， 称为移动床流动模型
1.4 岩屑运移稳定流动 1.两层稳定流动
1.4 岩屑运移稳定流动
1.两层稳定流动
固相：AsdCsdsd AbCbb AaCea
液相: Asd (1 Csd )sd Ab (1 Cb )b Aa (1 Ce )a
悬浮层：
Asd
p L
sd Ssd
i Si
Fgsd
岩屑床层：Ab
p L