本文關(guān)鍵詞： 文丘里管 濕天然氣 流動(dòng)特性 靜壓分布 數(shù)值模擬　出處：《西安石油大學(xué)》2016年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：濕天然氣流過(guò)文丘里管時(shí),由于液相的存在會(huì)使壓差值比等量的氣相單獨(dú)流過(guò)時(shí)虛高。目前對(duì)文丘里管在濕天然氣測(cè)量方面已經(jīng)做了大量的實(shí)驗(yàn)和理論研究,但對(duì)其流動(dòng)特性依然沒(méi)有充分理解。各研究者都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上根據(jù)均相流和分相流理論建立濕天然氣流量預(yù)測(cè)虛高模型。但是這些模型沒(méi)有考慮濕天然氣的真實(shí)流動(dòng)特性,誤差相對(duì)較大且使用范圍受到限制。此外,在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí),由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制,沒(méi)有對(duì)液相體積分?jǐn)?shù)較大的濕天然氣進(jìn)行研究。計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)方法可以克服實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制,且精度較高需要的時(shí)間較短。因此,本文將采用CFD數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的方法對(duì)文丘里管內(nèi)濕天然氣流動(dòng)特性進(jìn)行研究。首先,利用Fluent軟件采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型和離散相(DPM)模型對(duì)文丘里管內(nèi)的濕天然氣進(jìn)行了數(shù)值模擬。經(jīng)過(guò)與英國(guó)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室NEL的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,數(shù)值結(jié)果的相對(duì)誤差在±5%以內(nèi),平均均方根誤差小于2.22%,驗(yàn)證了CFD方法的正確性。隨后進(jìn)一步增大液相體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行模擬,獲得了濕天然氣的流場(chǎng)分布云圖、液滴濃度分布云圖和壁面靜壓曲線,并對(duì)數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了分析和討論。然后,以環(huán)狀—霧狀流為基礎(chǔ)建立了文丘里管內(nèi)濕天然氣靜壓分布模型,并利用Peining Yu et al和挪威SINTEF實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)該模型進(jìn)行了驗(yàn)證。與Peining Yu et al的靜壓模型相對(duì)誤差為±15%相比,該模型相對(duì)誤差在±7%以內(nèi),性能有所改進(jìn)。結(jié)果表明影響總壓降的主要因素是加速壓降,其次是摩阻壓降,液滴夾帶壓降的影響相對(duì)較小。最后,從濕天然氣測(cè)量虛高的定義出發(fā)對(duì)De Leeuw模型進(jìn)行了改進(jìn)。經(jīng)過(guò)與NEL和CEESI實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,該改進(jìn)模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合的很好,誤差都在+5%以內(nèi)。通過(guò)與前人文丘里管虛高預(yù)測(cè)模型進(jìn)行比較,該改進(jìn)模型的均方根誤差都最小,性能相對(duì)較好。
[Abstract]:When wet natural gas flows through Venturi tube, the pressure difference value is higher than that of the same gas phase when it flows alone because of the existence of liquid phase. At present, a large number of experiments and theoretical studies have been done on the measurement of wet natural gas in Venturi tube. However, the flow characteristics of wet natural gas are still not fully understood. Based on the theory of homogeneous flow and split flow, all researchers have established virtual high prediction models of wet natural gas flow. However, these models do not take into account the flow characteristics of wet natural gas. Real flow characteristics. The error is relatively large and the range of use is limited. In addition, when the experimental research is carried out, because of the limitation of the experimental equipment. The computational fluid dynamics (CFD) method can overcome the limitation of experimental equipment, and the time required for higher accuracy is shorter. In this paper, CFD numerical simulation and theoretical analysis are used to study the flow characteristics of natural gas in Venturi pipe. The standard k- 蔚 turbulence model and discrete phase DPM are used in Fluent software. The model is used to simulate the wet natural gas in Venturi pipe. The model is compared with the experimental data of NEL. The relative error of the numerical results is less than 鹵5%, and the mean RMS error is less than 2.22, which verifies the correctness of the CFD method. The flow field distribution cloud diagram, droplet concentration distribution cloud diagram and wall static pressure curve of wet natural gas are obtained, and the numerical results are analyzed and discussed. A hydrostatic pressure distribution model of wet natural gas in Venturi pipe was established based on annular and foggy flow. The experimental data of Peining Yu et al and Norway SINTEF were used to verify the model. Al's relative error of hydrostatic pressure model is 鹵15%. The relative error of the model is less than 鹵7%, and the performance is improved. The results show that the main factor affecting the total pressure drop is the acceleration pressure drop, followed by the friction pressure drop, the droplet entrainment pressure drop is relatively small. Finally. The de Leeuw model is improved from the definition of virtual height of wet natural gas. Compared with the experimental data of NEL and CEESI, the improved model is in good agreement with the experimental data. The errors are within 5%. Compared with the previous Venturi model, the improved model has the smallest root mean square error and better performance.
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TE863.1

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本文編號(hào)：1450112