濕天然氣管道底部彎頭積液特性的數(shù)值研究.pdf

1、在天然氣運輸過程中，由于沿線地形起伏以及溫度、壓力的變化，會在起伏天然氣管道底部彎頭內形成積液。積液的存在影響著整個集輸管線的安全、高效運行。而日益增長的燃氣消費需求，對于濕氣管線安全、高效的運輸提出挑戰(zhàn)。彎頭中的積液被驅離彎頭最重要的方法就是提高氣體的入口速度，所以為保證輸氣管線安全高效的運行，從而研究濕氣管道底部彎頭積液被驅離平鋪至上傾管段的臨界狀態(tài)以及臨界流速意義重大。
　　本文基于流體力學基本原理和流體運動基本控制方程，結

2、合相關的低含液率氣液兩相流的理論知識，運用CFD軟件FLUENT對濕天然氣管道底部彎頭積液被驅離至上傾管段的入口臨界流速進行了數(shù)值模擬。分別研究了臨界狀態(tài)時不同積液量、不同管路傾角下，臨界狀態(tài)時的臨界管路壓降、臨界持液率以及臨界上傾段液膜平鋪長度的變化規(guī)律；積液被驅離時的速度場分布以及臨界狀態(tài)時的氣液相界面形態(tài)；同時研究了管路積液量、管路傾角、管路直徑、積液粘度四個因素對臨界速度的影響曲線。模擬結果表明：在臨界狀態(tài)時，液體層幾乎平鋪于上

3、傾管段，但其平鋪厚度并非完全均勻等厚，而是在液體層沿著管道方向兩端相對較薄；臨界流速下，上傾段液體層并未出現(xiàn)明顯的回流跡象；臨界狀態(tài)下，氣液的界面形態(tài)與Taitel&Duekler提出的FLAT模型較為吻合；臨界狀態(tài)時持液率基本保持恒定，這點驗證了積液在上傾段基本均勻等厚的理論；臨界壓降與積液量的大小并無直接關系，但隨著管路傾角的增加也隨著增加；臨界流速隨著管路傾角增大而增大、隨著管路直徑增大而增大、隨著積液量緩慢增加，隨著積液粘度增大