黑色粉末在天然气运输管网中普遍存在,是当今天然气运输工业面临的巨大挑战之一。黑粉在管道中的运移和沉积不但会侵蚀管道,而且降低设备运行效率,牺牲产品质量,甚至造成管道失效和事故。必须对其运动机制进行研究,才能判定其严重程度,从而指导清管作业和生产。本文基于计算流体力学数值模拟的方法,运用FLUENT软件对水平气体圆管中固体颗粒的沉积机制进行了数值模拟研究。主要工作如下:(1)研究总结气-固两相流理论,选择欧拉-拉格朗日方法追踪颗粒在气相中的运动。(2)建立2D竖直管道模型,对湍流相进行了比较和选择,雷诺应力模型能反映湍流的各项异性,其在近管壁处的模拟精度较好,适合颗粒沉积机制研究。并通过与标准实验对比,验证了湍流相和离散相组合模型的模拟效果。(3)建立3D模型研究黑粉在水平管道中的沉积机制,并得出沉积速度与颗粒大小之间的关系,计算得到的沉积曲线与文献中的实验结果以及经验公式有较好的吻合度。(4)建立实验平台和2D轴对称模型预测径向入射水平管道的颗粒流的惯性飞行长度,结果表明,颗粒流惯性飞行长度随空气速度的变化主要由颗粒流在气相中气动效应和沉积效应的平衡关系和颗粒之间的相互作用决定。计算结果与实验数据一致,可对工程计算和清管作业做出指导。