本文關(guān)鍵詞： 文丘里管 濕天然氣 流動特性 靜壓分布 數(shù)值模擬　出處：《西安石油大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：濕天然氣流過文丘里管時,由于液相的存在會使壓差值比等量的氣相單獨流過時虛高。目前對文丘里管在濕天然氣測量方面已經(jīng)做了大量的實驗和理論研究,但對其流動特性依然沒有充分理解。各研究者都是在實驗的基礎(chǔ)上根據(jù)均相流和分相流理論建立濕天然氣流量預測虛高模型。但是這些模型沒有考慮濕天然氣的真實流動特性,誤差相對較大且使用范圍受到限制。此外,在進行實驗研究時,由于實驗設(shè)備的限制,沒有對液相體積分數(shù)較大的濕天然氣進行研究。計算流體動力學(CFD)方法可以克服實驗設(shè)備的限制,且精度較高需要的時間較短。因此,本文將采用CFD數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的方法對文丘里管內(nèi)濕天然氣流動特性進行研究。首先,利用Fluent軟件采用標準k-ε湍流模型和離散相(DPM)模型對文丘里管內(nèi)的濕天然氣進行了數(shù)值模擬。經(jīng)過與英國國家工程實驗室NEL的實驗數(shù)據(jù)進行對比,數(shù)值結(jié)果的相對誤差在±5%以內(nèi),平均均方根誤差小于2.22%,驗證了CFD方法的正確性。隨后進一步增大液相體積分數(shù)進行模擬,獲得了濕天然氣的流場分布云圖、液滴濃度分布云圖和壁面靜壓曲線,并對數(shù)值結(jié)果進行了分析和討論。然后,以環(huán)狀—霧狀流為基礎(chǔ)建立了文丘里管內(nèi)濕天然氣靜壓分布模型,并利用Peining Yu et al和挪威SINTEF實驗數(shù)據(jù)對該模型進行了驗證。與Peining Yu et al的靜壓模型相對誤差為±15%相比,該模型相對誤差在±7%以內(nèi),性能有所改進。結(jié)果表明影響總壓降的主要因素是加速壓降,其次是摩阻壓降,液滴夾帶壓降的影響相對較小。最后,從濕天然氣測量虛高的定義出發(fā)對De Leeuw模型進行了改進。經(jīng)過與NEL和CEESI實驗數(shù)據(jù)進行對比,該改進模型與實驗數(shù)據(jù)吻合的很好,誤差都在+5%以內(nèi)。通過與前人文丘里管虛高預測模型進行比較,該改進模型的均方根誤差都最小,性能相對較好。
[Abstract]:When wet natural gas flows through Venturi tube, the pressure difference value is higher than that of the same gas phase when it flows alone because of the existence of liquid phase. At present, a large number of experiments and theoretical studies have been done on the measurement of wet natural gas in Venturi tube. However, the flow characteristics of wet natural gas are still not fully understood. Based on the theory of homogeneous flow and split flow, all researchers have established virtual high prediction models of wet natural gas flow. However, these models do not take into account the flow characteristics of wet natural gas. Real flow characteristics. The error is relatively large and the range of use is limited. In addition, when the experimental research is carried out, because of the limitation of the experimental equipment. The computational fluid dynamics (CFD) method can overcome the limitation of experimental equipment, and the time required for higher accuracy is shorter. In this paper, CFD numerical simulation and theoretical analysis are used to study the flow characteristics of natural gas in Venturi pipe. The standard k- 蔚 turbulence model and discrete phase DPM are used in Fluent software. The model is used to simulate the wet natural gas in Venturi pipe. The model is compared with the experimental data of NEL. The relative error of the numerical results is less than 鹵5%, and the mean RMS error is less than 2.22, which verifies the correctness of the CFD method. The flow field distribution cloud diagram, droplet concentration distribution cloud diagram and wall static pressure curve of wet natural gas are obtained, and the numerical results are analyzed and discussed. A hydrostatic pressure distribution model of wet natural gas in Venturi pipe was established based on annular and foggy flow. The experimental data of Peining Yu et al and Norway SINTEF were used to verify the model. Al's relative error of hydrostatic pressure model is 鹵15%. The relative error of the model is less than 鹵7%, and the performance is improved. The results show that the main factor affecting the total pressure drop is the acceleration pressure drop, followed by the friction pressure drop, the droplet entrainment pressure drop is relatively small. Finally. The de Leeuw model is improved from the definition of virtual height of wet natural gas. Compared with the experimental data of NEL and CEESI, the improved model is in good agreement with the experimental data. The errors are within 5%. Compared with the previous Venturi model, the improved model has the smallest root mean square error and better performance.
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE863.1

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本文編號：1450112