弯管内油气两相流流动特性的数值模拟研究

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弯管管内气液两相流动在化工、石油、动力等许多工业过程中广泛存在。由于两相界面是不断运动变化着的,随之产生了复杂的流动形态。这种流型的变化显著地影响其操作特征,从而影响工业生产。因此,对于典型角度管内气液两相流流形的研究一直是人们关注的热点问题。本文重点研究了气液两相流在不同弯管角度、不同含气量下的流动规律特性,重点研究了两相流在弯管内的受到不同影响条件下的压力分布变化、流速变化以及密度分布变化特征。通过分析气液两相流模型的流动特点,选定混合模型作为模拟气液两相流在管道中流动的模型。采用稳态求解算法、隐式分离求解算法进行数值模拟计算,对弯管管道内流形进行分析。具体研究结果如下:1.随着气液两相流在管内流动,在入口段压力较小,中间段下侧压力相比于上侧压力较大,为流体沿斜向上流动提供动力。在出口段压力较小。有利于流体流动,随着含气量逐渐增加,气体携带效应逐渐增大,在60%、80%含气量的情况下,液体形成波浪流。2.在弯管处,由于密度不同,含气量小于40%时,在水平处形成积液,大于40%时形成液体环状流向上流动,在出口段沿Y方向流速增大,湍流强度增强。形成液体沿斜管下侧向上流动,气体沿弯管上侧向上流动,随着含气量的不同,气体流通比逐渐增大。3.在流量不变时,随着弯管角度增大,混输流体的速度减小,流形发生变化,角度增大气体流速增大,携带效应增强,在液体流动区域,含有气体携带液体沿弯管向上流动,随着含气量的增加,在弯管处,存在回流,含气量较小时密度差别很小,含气量增大,液体在斜管中间段流速最小。
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