中緬輸油管道翻越點變徑流動模擬

張 衡，馬振中，王 成，李祖輝，李兆鵬，陳登云

（中國石油管道局工程有限公司 油氣儲庫分公司，河北 廊坊 065000）

油品順序輸送中，兩種不同特性連續流體間會形成混油段。混油區段內，油品的性質達不到質量要求，造成能源損失［1］。為此，有必要對輸油管線順序輸送進行研究。輸油管線順序輸送中，混油區段內油品的黏度、密度、流速、溫度、壓力，管道半徑、彎管角度等都是非常重要的影響因素［2］。其中，彎管的角度對混油區段油品的濃度影響尤為突出［3］。中緬輸油管線途經我國云南境內山脈，油品的各項參數與指標很容易形成物理學上的翻越點，翻越點后管段內流體會發生斷流以及半斷流的情況。斷流不僅浪費流體的水頭損失，而且會造成翻越點后彎管內的壓力突增，使管道的使用安全性下降［4］。針對這些問題，工程上通常采用的做法是，在翻越點后焊接一段半徑較小管道［5］。

文中借助流體計算動力學（CFD）軟件中的模擬程序對輸油管線進行模擬，研究翻越點后采用變徑管道輸送不同順序油品時管內混油區段油品的流動特性［6］。

1 建立模型

1.1 確定數學方程

中緬輸油管道途經云南山區，應考慮盡量縮短混油距離，同時保證管道內油品處于穩定的湍流狀態。采用標準k-ε方程，模擬混油區段的油品濃度變化［7］。

湍流狀態下k方程：

湍流狀態下ε方程：

式中，Gk為流體在湍流狀態下動能產生的速度梯度相關值，Gb為流體在湍流狀態下產生的浮力相關值，YM為流體在湍流脈動狀態下膨脹后的相關消耗總值，s-1；……