一种新型螺旋内槽管的气液固三相流数值模拟研究

来源：计算力学学报杂志2018年第2期北京时间：

作者：辛亚男,张建文,姜爱国

单位：北京化工大学 化学工程学院, 北京 100029,北京化工大学 化学工程学院, 北京 100029,北京化工大学 化学工程学院, 北京 100029

摘要：针对一种新型螺旋内槽管，采用先进的计算流体力学（CFD）数值模拟方法，对管内的气（天然气）-液（水）-固（水合物）三相流流动特性进行了模拟研究。模型采用欧拉-欧拉-欧拉三流体模型结合颗粒动力学的理论，考察了不同的表观速度（0.3 m/s，0.5 m/s，0.7 m/s），水合物粒径（500 μm，750 μm，1000 μm），气泡大小（10 μm，100 μm，1000 μm），螺距（400 mm，800 mm），螺纹头数（12，20）及螺纹旋向对于管内三相流动特性的影响。通过数值计算，由于气液固三相间的密度差，在螺旋内槽的作用下，水合物和天然气在管中心位置聚集，同时管壁处的含量减小。流体表观流速和气泡越大，壁面处的水合物和天然气的体积分数越小；由于天然气的密度小于水合物和水的密度，天然气更多集中在管中心，越靠近管壁含量越少；颗粒的粒径越大，壁面处的水合物含量越少，而对于天然气的分布则影响不大；螺距越小，螺纹头数越多，螺旋流强度越大，气液固三相分离效果越好，壁面处的水合物和天然气的含量越小；同时，螺纹旋向的改变对于三相的分离效果影响较小。

关键词：计算流体力学,三流体模型,颗粒动力学,螺旋内槽管,

基金资助：国家科技支撑计划项目（2015BAK39B02）资助项目.