【摘要】：嚴(yán)重段塞流形成時(shí),空氣-水立管系統(tǒng)的壓力和管內(nèi)瞬時(shí)流量等參數(shù)大幅波動(dòng),不僅對(duì)下游設(shè)備造成沖擊,而且容易導(dǎo)致管道劇烈振動(dòng)等危害,準(zhǔn)確計(jì)算嚴(yán)重段塞流瞬態(tài)流動(dòng)參數(shù)是評(píng)估其危害的基礎(chǔ)�；跉怏w、液體連續(xù)性方程與混合動(dòng)量方程建立嚴(yán)重段塞流瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型,詳述數(shù)值積分方法,對(duì)立管試驗(yàn)裝置中的嚴(yán)重段塞流現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬,并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。數(shù)值積分中,采用向后歐拉格式進(jìn)行預(yù)報(bào),梯形法校正;采用變時(shí)間步長(zhǎng)以提高計(jì)算效率且保證精度;開展室內(nèi)試驗(yàn),并將嚴(yán)重段塞流循環(huán)周期、立管底部壓力的試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比;將氣、液流速和含氣率等瞬態(tài)流動(dòng)參數(shù)的模擬值與Fluent軟件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明:該數(shù)學(xué)模型和數(shù)值方法能夠較好地計(jì)算典型嚴(yán)重段塞流的瞬態(tài)流動(dòng)參數(shù),有利于嚴(yán)重段塞流危害的準(zhǔn)確評(píng)估。
[Abstract]:When the serious slug flow is formed, the pressure of air-water riser system and the instantaneous flow rate in the pipe fluctuate greatly, which not only impacts the downstream equipment, but also easily leads to the severe vibration of the pipeline. Accurate calculation of transient flow parameters of severe slug flow is the basis for evaluating its hazard. Based on the gas, liquid continuity equation and mixed momentum equation, the transient mathematical model of serious slug flow is established, and the numerical integration method is described in detail. The numerical simulation of the serious slug flow phenomenon in the tube test device is carried out, and the simulation results are verified. In numerical integration, backward Euler scheme is used to forecast, trapezoidal method is used to correct it, and variable time step is used to improve calculation efficiency and ensure accuracy. Laboratory tests were carried out, and the experimental results of the cycle of severe slug flow and the bottom pressure of riser were compared with the simulation results, and the simulated values of transient flow parameters such as gas, liquid velocity and gas content were compared with the results of Fluent software. The results show that the mathematical model and numerical method can be used to calculate the transient flow parameters of typical severe slug flow, which is beneficial to the accurate assessment of the damage of severe slug flow.
【作者單位】： 西南交通大學(xué)力學(xué)與工程學(xué)院;中國(guó)石油大學(xué)(華東)儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院;中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“立管內(nèi)氣液兩相流動(dòng)與海洋環(huán)境共同誘發(fā)立管振動(dòng)耦合研究”,51404290
【分類號(hào)】：TE95

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本文編號(hào)：2345083