孔板内湿天然气两相流流动特性数值研究
发布时间：2021-03-28 03:32
湿天然气作为一种特殊的气液两相流,广泛存在于石油天然气领域。随着石油与天然气行业的发展和高储量天然气田的开发,人们对湿天然气的测量越来越重视。当湿天然气两相流流过孔板时,由于少量液相的存在导致压差值比等量的气相单独流过时增大,产生“虚高”现象。现存的流量预测虚高模型普遍存在两方面问题,一方面对孔板内湿天然气的流动特性依然没有充分理解;另一方面,这些虚高模型在实际生产高压工况下的适用性未得到验证。计算流体动力学（CFD）方法可以克服实验条件的限制,在更广阔的的工况条件下及相对较短的时间内对湿天然气两相流流动做出准确预测。因此,本文运用CFD方法,在Fluent软件中采用标准k-e模型和离散相模型对孔板内湿天然气流动进行模拟,将模拟结果与NEL实验数据进行验证,发现模拟虚高与实验虚高的变化趋势相同,且修正的模拟虚高与实验虚高间的相对误差在-4%1.5%之间,验证了数值模拟的可靠性。然后,根据模拟结果获得了湿天然气两相流在孔板内的流场分布、壁面静压分布及液滴浓度分布,并发现虚高值随着XLM参数的增大而增大,随着压力的升高而降低,随着气相体积流量的增...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
孔板内流体的压力和流速变化情况[41]
第二章湿天然气在孔板内流动理论基础19剪应力对流量测量的影响，并引入参数v表示相间剪应力对流量预测的影响。其虚高表达式如下：1vLMORX（2-46）式中：v为相间剪切作用的修正系数，它是滑差s和气液密度比lg的函数。v的拟合关系式如下[39]：23451.486259.26541/44.6954/60.6150/5.12966/26.5743/vglglglglgl（2-47）引入的修正参数v与气液密度lg比的关系曲线图如图2-2所示：图2-2v与气液密度比lg关系曲线[43]由图2-2可知，当lg＞0.08时，lg对v的影响不大，；当lg＜0.08时，v受压力影响较大，v随着lg的增加而明显变小，进而导致虚高值变大。因此，林宗虎模型的适用范围为：lg=0.1157～0.19632，但在湿天然气中，lg通常小于这个范围，因此当实验工况为中低压工况或流型为分层流时，不适合选用该模型。（8）DeLeeuw模型1997年，DeLeeuw[44]专门针对文丘里管流量计建立了气液两相流的虚高模型。该模型考虑了XLM参数、压力P及气相弗劳德数（Frg）相对测量虚高的影响，并指出Chisholm模型中的指数1/4应该用n代替，而n是气相弗劳德数（Frg）的函数，关系曲线图如图2-3所示，函数关系式为[45]：
DeLeeuw模型中指数n与气相弗劳德数Frg关系曲线[45]
【参考文献】：
期刊论文
[1]孔板与涡街流量计组合测量气液两相流实验[J]. 曾萍,张春涛,于志刚,李德伦,鲁金孝. 油气储运. 2019(12)
[2]湿汽在孔板和文丘里管内流动压降特性分析[J]. 朱小丽,袁德文. 科技创新导报. 2015(22)
[3]孔板流量计测量原理及流量计算存在问题分析[J]. 冯建生. 煤矿安全. 2014(10)
[4]孔板流量计计量精度数值模拟研究[J]. 张兵强,高有兵,蒲鹤. 天然气与石油. 2014(04)
[5]基于差压式孔板流量计的缩径管段流场数值研究[J]. 林棋,娄晨. 压力容器. 2014(02)
[6]浅谈差压式流量计的工作原理及选型[J]. 许德福,王涛. 广东化工. 2013(09)
[7]国际标准文件 孔板流量计-案例研究（英文）[J]. Richard Steven,Josh Kinney. 石油与天然气化工. 2011(06)
[8]槽式孔板低压湿气计量修正模型[J]. 华陈权,王昌明,耿艳峰,王晓智. 南京理工大学学报(自然科学版). 2010(01)
[9]基于神经网络的槽式孔板湿气计量修正模型[J]. 华陈权,王昌明,耿艳峰,王晓智. 中国石油大学学报(自然科学版). 2009(06)
[10]标准孔板流量计内部流场的CFD数值模拟[J]. 陈家庆,王波,吴波,初庆东. 实验流体力学. 2008(02)
博士论文
[1]基于槽式孔板与旋进漩涡流量计的湿气计量技术研究[D]. 华陈权.南京理工大学 2010
硕士论文
[1]低含液气液两相流在文丘里管内的流动特性研究[D]. 袁颖.西安石油大学 2018
[2]湿气流量测量虚高特性实验研究[D]. 谭晋飞.天津大学 2014
本文编号：3104798
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
孔板内流体的压力和流速变化情况[41]
第二章湿天然气在孔板内流动理论基础19剪应力对流量测量的影响，并引入参数v表示相间剪应力对流量预测的影响。其虚高表达式如下：1vLMORX（2-46）式中：v为相间剪切作用的修正系数，它是滑差s和气液密度比lg的函数。v的拟合关系式如下[39]：23451.486259.26541/44.6954/60.6150/5.12966/26.5743/vglglglglgl（2-47）引入的修正参数v与气液密度lg比的关系曲线图如图2-2所示：图2-2v与气液密度比lg关系曲线[43]由图2-2可知，当lg＞0.08时，lg对v的影响不大，；当lg＜0.08时，v受压力影响较大，v随着lg的增加而明显变小，进而导致虚高值变大。因此，林宗虎模型的适用范围为：lg=0.1157～0.19632，但在湿天然气中，lg通常小于这个范围，因此当实验工况为中低压工况或流型为分层流时，不适合选用该模型。（8）DeLeeuw模型1997年，DeLeeuw[44]专门针对文丘里管流量计建立了气液两相流的虚高模型。该模型考虑了XLM参数、压力P及气相弗劳德数（Frg）相对测量虚高的影响，并指出Chisholm模型中的指数1/4应该用n代替，而n是气相弗劳德数（Frg）的函数，关系曲线图如图2-3所示，函数关系式为[45]：
DeLeeuw模型中指数n与气相弗劳德数Frg关系曲线[45]
【参考文献】：
期刊论文
[1]孔板与涡街流量计组合测量气液两相流实验[J]. 曾萍,张春涛,于志刚,李德伦,鲁金孝. 油气储运. 2019(12)
[2]湿汽在孔板和文丘里管内流动压降特性分析[J]. 朱小丽,袁德文. 科技创新导报. 2015(22)
[3]孔板流量计测量原理及流量计算存在问题分析[J]. 冯建生. 煤矿安全. 2014(10)
[4]孔板流量计计量精度数值模拟研究[J]. 张兵强,高有兵,蒲鹤. 天然气与石油. 2014(04)
[5]基于差压式孔板流量计的缩径管段流场数值研究[J]. 林棋,娄晨. 压力容器. 2014(02)
[6]浅谈差压式流量计的工作原理及选型[J]. 许德福,王涛. 广东化工. 2013(09)
[7]国际标准文件 孔板流量计-案例研究（英文）[J]. Richard Steven,Josh Kinney. 石油与天然气化工. 2011(06)
[8]槽式孔板低压湿气计量修正模型[J]. 华陈权,王昌明,耿艳峰,王晓智. 南京理工大学学报(自然科学版). 2010(01)
[9]基于神经网络的槽式孔板湿气计量修正模型[J]. 华陈权,王昌明,耿艳峰,王晓智. 中国石油大学学报(自然科学版). 2009(06)
[10]标准孔板流量计内部流场的CFD数值模拟[J]. 陈家庆,王波,吴波,初庆东. 实验流体力学. 2008(02)
博士论文
[1]基于槽式孔板与旋进漩涡流量计的湿气计量技术研究[D]. 华陈权.南京理工大学 2010
硕士论文
[1]低含液气液两相流在文丘里管内的流动特性研究[D]. 袁颖.西安石油大学 2018
[2]湿气流量测量虚高特性实验研究[D]. 谭晋飞.天津大学 2014
本文编号：3104798
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