錐筒式旋流除砂器的分離性能數(shù)值模擬研究.pdf

1、旋流除砂器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件、成本較低和體積緊湊等優(yōu)點(diǎn)，是油氣田生產(chǎn)過(guò)程中的常用分離設(shè)備。本文利用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT對(duì)錐筒式旋流除砂器的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)采用雷諾應(yīng)力模型(RSM)、對(duì)流項(xiàng)的QUICK離散格式、壓力梯度項(xiàng)的PRESTO!壓力插補(bǔ)格式和壓力速度耦合SIMPLEC算法對(duì)旋流除砂器氣相流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，分析研究了氣相流場(chǎng)速度、壓力和湍流分布規(guī)律以及旋流除砂器內(nèi)部的

2、二次流現(xiàn)象。
　　(2)采用相間耦合的隨機(jī)軌道模型對(duì)旋流除砂器氣固兩相流進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，通過(guò)跟蹤分析固體顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，揭示固體顆粒在旋流除砂器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且研究了操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)旋流除砂器分離效率的影響作用。
　　(3)利用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的方差分析和回歸分析方法對(duì)氣固兩相流動(dòng)時(shí)操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)旋流除砂器分離效率的影響進(jìn)行顯著性分析，并且得出操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)分離效率的影響關(guān)系式。
　　(4)在氣固兩相流動(dòng)數(shù)

3、值模擬基礎(chǔ)上采用混合模型(Mixture Model)對(duì)旋流除砂器氣液固三相流動(dòng)進(jìn)行初步數(shù)值模擬計(jì)算，主要分析研究了不同含液量和不同液砂比工況下旋流除砂器的分離效率，以及氣液固三相流動(dòng)時(shí)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)旋流除砂器分離效率的影響作用。
　　研究結(jié)果表明，錐筒式旋流除砂器的內(nèi)部流動(dòng)是十分復(fù)雜的三維強(qiáng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，顆粒所受到的離心力在顆粒旋轉(zhuǎn)分離過(guò)程中起主導(dǎo)作用，且旋流除砂器的內(nèi)部存在二次流，會(huì)使分離性能下降;顆粒粒徑和入口速度兩個(gè)操作參數(shù)與排氣