【摘 要】
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在石油天然气工业生产中,低含液率气液两相流动常发生在天然气气井和天然气长输管线中,即使入口为单相的天然气,随着沿程压力降低,在输送管道内也会生成少量的凝析液和水,少量的液体造成较高的输送压降,给管道内的气相流动带来很大的影响。因此,研究低含液率气液两相流在管内的流动特性,对实际工程中天然气输送管线的安全和经济运行具有重要的意义。本文采用CFD数值模拟方法,利用FLUENT软件中VOF多相流模型和R
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在石油天然气工业生产中,低含液率气液两相流动常发生在天然气气井和天然气长输管线中,即使入口为单相的天然气,随着沿程压力降低,在输送管道内也会生成少量的凝析液和水,少量的液体造成较高的输送压降,给管道内的气相流动带来很大的影响。因此,研究低含液率气液两相流在管内的流动特性,对实际工程中天然气输送管线的安全和经济运行具有重要的意义。本文采用CFD数值模拟方法,利用FLUENT软件中VOF多相流模型和RNG k-ε湍流模型,对压力(1.48 MPa、1.82 MPa、2.17 MPa、2.51 MPa、2.86 MPa)、管径(152.4mm)水平管内低含液率气液两相流进行了数值模拟。模拟研究了水平管内低含液率气液两相流流型、界面形态、持液率和压力梯度。首先,研究了氮气-矿物油两相流在水平管内的流型和界面形态,利用液相体积分数来反映气液相在管内的相分布,结合相分布云图,发现管内出现的流型为分层流和环状流。在气体表观速度一定时,液膜厚度随压力的增大而减小,液膜厚度随液相粘度的增加而增加。其次,研究了水平管内低含液率气液两相流持液率和压力梯度,分析了压力和液相粘度对水平管内低含液率气液两相流流动特性的影响。最后,研究了管径对水平管内低含液率气液两相流流动特性的影响。结果表明:在气体表观速度一定时,压力梯度随压力的增加而增加,随液相粘度的增加而增加,随管径的增大而减小;持液率随压力的升高而降低,随液相粘度的增大而增大,随管径的增大而减小。将模拟的压力梯度和持液率结果与实验结果进行了对比,相对误差在±15%以内。本文的研究结果有助于理解不同参数对水平管内低含液率气液两相流的影响,对实际工程中天然气输送管线的安全、经济运行具有一定的指导意义。
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