【摘 要】
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在油气田实际生产中,油田集输系统和长距离管网内的油品中通常还混有气体、水这样的流体,因此两相、多相流动在管道输送过程中普遍存在。而突缩管作为一种常见的管道连接方式,研究突缩管内的两相流体流动特性的变化就变的至为关键。结合流体力学理论知识,通过FLUENT软件对油水两相流、气液两相流流经突缩管的流动形态变化进行数值模拟,通过改变含水率(持液率)、油品粘度、入口流速、管道突缩比,探究这些因素对于流动形
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在油气田实际生产中,油田集输系统和长距离管网内的油品中通常还混有气体、水这样的流体,因此两相、多相流动在管道输送过程中普遍存在。而突缩管作为一种常见的管道连接方式,研究突缩管内的两相流体流动特性的变化就变的至为关键。结合流体力学理论知识,通过FLUENT软件对油水两相流、气液两相流流经突缩管的流动形态变化进行数值模拟,通过改变含水率(持液率)、油品粘度、入口流速、管道突缩比,探究这些因素对于流动形态与局部阻力系数的影响。结合得到的压力云图、相分布云图、流线图、速度矢量图发现如下变化规律:两相流体在流经突缩段前后均会在突缩截面附近的管壁处形成涡旋;对于油水两相流,上下涡旋的流动方向不同,但涡旋都是通过与中心主流交换动量得以维持,两相入口流速、油品粘性、突缩比均会对涡旋的尺寸产生影响;在小管径段内的流速核心区影响长度随入口流速的减小、突缩比的增大而变长。对于气液两相流,涡旋的尺寸与位置随着流型的改变而变化;小管径段内的流速核心区影响长度随两相入口流速、液相粘度、突缩比的增大而变长。突缩管内油水两相压力的降低与入口流速、油品粘性的增加而变大;当油品粘度与水差异过大时,小管段内的压降曲线振荡幅度越大,含水率越高,压力下降的越快;当油品粘度与水差异不大时,大小管段内的压降与含水率无关,突缩段的压力骤降幅度随着含水率的降低而减小,之后的压力回升也越不明显;油品粘度越大,压力回升越不明显。局部阻力系数随着突缩比的增大而变小,与含水率、油品粘性、入口流速无关。本文模拟了不同两相入口流速、油品粘性、含水率(气液两相流持液率)以及管道突缩比条件下管道突缩段内两相流,通过云图展示了不同种类的两相流体在管道突缩段的流动特性的变化,总结了上述因素对突缩管中两相流体流动特性的影响规律,研究结果对理解、完善突缩管件两相流计算方法,对优化两相流管道结构设计提供了理论基础。
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