天然气单流涡流管流场与温度场数值模拟

摘要：

单流涡流管(SCVT)对传统涡流管(RHVT)的结构进行了改进,在天然气管道调压系统的在线加热方面具有较大的安全、节能优势.为了使SCVT技术能更好地适应天然气管道系统的工况调整和环境温度变化,基于前人关于RHVT的研究成果,建立了SCVT流场和温度场计算模型,采用ICEM和FLUENT软件分别对计算区域进行了结构化网格划分和三维数值模拟;进而根据环道实验数据对计算模型进行了验证分析,针对SCVT在典型工况下的切向运动、轴向运动、静压、静温、短路流等特性进行了数值模拟研究.研究结果表明:①流场由一系列沿热端管方向流量不断衰减的“短路流”构成;②流场结构存在着平行于管中心的能量分离界面,界面的轴向速度为0,静压不随轴向位置变化,界面两侧的内、外旋流的轴向速度相反;③在靠近喷嘴的前半段,径向方向的静压、静温、切向速度和轴向速度差异较大,能量分离效果显著;④静温在管壁处最高,并沿着热端管方向近似呈指数趋势升高,较大的热端管长径比增大了与被加热气体之间的换热面积,有利于提高SCVT的加热性能.结论 认为,该研究成果可以为涡流管加热技术的推广应用提供技术支持.

关键词：天然气管道、调压系统、涡流管、RHVT、SCVT、流场、温度场、能量分离、加热性能

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资助基金：国家自然科学基金项目“深水油气柔性立管多场热质耦合迁移及冷凝机理研究”;北京市大学生研究训练[;URT]计划项目“天然气先导涡流管加热器能量分离特性研究”

在线出版日期：2020-08-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：113-119