水力旋流器是利用强离心力场来实现有一定密度差且不互溶物系分离的离心沉降设备。目前油田在无动力加工环境中的单井作业无法进行机械脱水处理,一直采用装原油的容器下加煤炭火烧加温、搅拌、沉淀、分解的老方法进行脱水处理。这种方法不但极易引起火灾,而且原油损耗大、劳动强度高、工作效率低,以及对环境造成极大污染。该方法已经不能满足现在油田生产的需要。 水力旋流法是由英国南安普顿大学(Southampton)研究成功的一种具有80年代先进水平的含油污水处理新方法。因为它结构简单、分离效率高、成本低,从它问世之日起,就得到了世界各国的重视。现在,旋流分离已作为重力分离的一项替代技术,成为世界国际油田地面工程中的主体技术和重要装备。 计算流体动力学(简称CFD)是建立在经典流体动力学与数值计算方法基础之上的一门新型独立学科。本研究以实验数据为依托,利用CFD方法对描述液体流动的九种湍流模型进行了计算与对比,发现LRR雷诺应力模型的计算精确度要高于其他八种湍流模型。随后利用LRR雷诺应力模型对双锥段水油水器进行了CFD仿真研究,分析了操作参数、溢流管直径、污水含油浓度等对旋流器分离性能的影响,得到了适合于该结构类型水力旋流器的最佳操作参数、污水含油浓度以及溢流管直径等。 目前国内利用CFD方法对油水分离器进行仿真研究及优化的工作才刚刚起步,如何将该方法应用于不同采出液的处理及新型结构的优化设计中是目前各油田所急需解决的问题。本文从基本理论出发,比较系统的阐述了如何对油水分离器进行CFD仿真及其结果处理,并将计算值与实验值做了对比,结果令人满意。同时本文也提出了油水分离器的优化方案及新型结构。有理由相信本研究对致力于研究油水分离的学者和科研人员有较高的理论和实际参考价值。今后它必将会在我国石油工业等部门中得到更广泛的推广和应用。