往復(fù)泵作用下結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)旋流器流場(chǎng)特性影響

楊蕊，呂超，朱寶錦，張磊，肖迎松

(1.東北石油大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江大慶 163318；2.黑龍江省石油石化多相介質(zhì)處理及污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江大慶 163318)

0 前言

1 數(shù)值模擬分析

本文作者研究的氣液分離器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，尺寸見表1，上端為溢流管，氣相介質(zhì)從其溢出；下端為底流管，液相介質(zhì)從其流出。

圖1 氣液分離器結(jié)構(gòu)示意

表1 氣液分離器幾何尺寸 單位:mm

1.1 邊界條件

入口邊界為速度入口(Velocity)，由于模擬在流量脈動(dòng)條件下，故入口速度是非穩(wěn)態(tài)的，以50.25 Hz的脈動(dòng)頻率變化，脈動(dòng)的周期為1 s、脈動(dòng)峰值為7.7 m/s，因此通過導(dǎo)入U(xiǎn)DF方程的方法來實(shí)現(xiàn)入口速度的非穩(wěn)態(tài)，水力直徑為7.5 mm，溢流口和底流口均為自由出流(Outflow)。溢流分流比為60%，氣液比30%，Simplec算法用于速度壓力的耦合，氣液旋流器墻壁為無滑移邊界條件。

1.2 氣相云圖對(duì)比

從截面Ⅰ的氣相云圖(如圖2所示)可知：隨著柱段長度從39 mm增大到88 mm，旋流器軸向中心的氣核維度逐漸變小，相同范圍內(nèi)的氣相濃度也隨之降低。且從氣相體積分?jǐn)?shù)為0.82的等值面圖也可以看出，遮罩內(nèi)的氣相體積逐漸降低，到柱段長為88 mm時(shí)，氣核的體積降到了最低。

圖2 穩(wěn)渦罩柱段長39、50、78、88 mm及無罩的分離器截面Ⅰ氣相云圖對(duì)比

從圖3可以發(fā)現(xiàn)：在穩(wěn)渦罩內(nèi)部，旋流器軸向中心，4種柱段長度旋流器的氣相體積分?jǐn)?shù)均在0.9左右；在以半徑為10 mm的圓周內(nèi)，39 mm的氣相體積分?jǐn)?shù)最高，且隨著長度的增加，氣相體積分?jǐn)?shù)降低。穩(wěn)渦罩外表面的氣相體積分?jǐn)?shù)隨著柱段長度的增加而增加，最高達(dá)到了0.78。……