Ω型管的气液两相流动调整作用数值模拟研究

摘要：

为了开发基于流动调整机制的严重段塞流抑制方法,提出了一种新型流动调整装置——Ω型管,应用数值模拟方法对Ω型管内气液分层流的流动特性进行了研究,探讨了Ω型管的基本单元个数(Ⅳ)、基本单元之间的距离(d/D)、主弯管弯曲半径与管径的比值(r/D)、入口气液相流速(气相和液相折算速度,USG和USL)等结构参数和流动条件对Ω型管气液两相流动调整作用的影响规律.研究结果表明:①Ω型管能够实现“液相对气相阻塞”和“气相对液相携带”两个物理过程,从而将分层流转变为间歇流型;②增加Ⅳ和提高r/D均可增加上述物理过程的循环周期,Ⅳ的增加为更多气相先于液相通过主弯管(气相被阻塞阶段)提供了条件,r/D的提高有利于增加主弯管上游的液相累积量,使气相能够携带更多的液相通过主弯管(液相被携带阶段),使得Ω型管下游液相含率波动性增强、气液两相流动特性间歇性增强,从而增强Ω型管对分层流的流动调整作用;d/D的增加影响作用不显著;③USG不变、UsL增加有利于增加主弯管上游的液相累积量,为气相携带更多的液相提供了条件;增加P导致USG降低,会减弱气相携带液相的能力;增加USG同时减小USL虽然可提高气相携带液相的能力;但液相供给的减少会降低液相的累积量,导致因气相携带而进入主弯管的液相减小,从而减弱Ω型管的流动调整作用.以上研究结果为优化设计Ω型管、探索其气液两相流动调整机理和应用于集输管线-立管系统提供了基础.

关键词：Ω型管、流动调整、严重段塞流、气液两相流、数值模拟

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分类号：TE58;O359(海上油气田勘探与开发)

资助基金：国家自然科学基金51306212;山东省自然科学基金ZR2013EEQ033;青岛市自主创新计划15-9-1-19-jch;中央高校基本科研业务费专项资金16CX05021A和15CX08014A

在线出版日期：2017-05-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：32-39