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管道气液两相流动技术研究

韩炜  
【摘要】:本文通过对管道气液两相流动研究,主要取得了以下一些成果: 文中具体研究了贝克(Baker)流型及其改进流型判断法、曼德汉(Mandhane)流型判断法、布里尔(Brill)流型判断法、韦斯曼(Weisman)流型判断法、泰特尔(Taitel)流型判断法,并采用n次Lagrange插值多项式和经验公式相结合可很方便进行流型划分和流型转变的判断。 在管道气液两相流工艺计算方面,基于均相流模型、漂移流模型、组合模型,从物性参数计算到管道压降、温降、持液率计算进行了全面研究。并通过具体算例计算对各种模型进行了对比分析。 基于质量守恒、动量守恒和能量守恒等关系,建立了湿天然气管道稳态计算模型和瞬态计算模型。在稳态模型中,综合考虑了压力、气相流速、液相流速、温度和持液率的关系,同时采用亚当姆斯预测-校正公式和龙格-库塔法进行稳态求解,保证了结果的准确性和解法的收敛性。 在进行湿天然气管道瞬态分析时,采用了解析法和数值解法进行求解。针对湿天然气管道工况变化具有慢瞬变的特点,通过忽略惯性项和引入线性化系数后,得到了压力、混合流量变化的解析解。在对湿天然气管道进行瞬态数值分析时,在对偏微分方程组的性质进行分析的基础上,采用带权的隐式差分法进行数值求解。 对含气输油管道中水力瞬变进行了研究,由于含气输油管流瞬变受含气量影响大,本文根据管道中含气量的多少,分别建立了气泡离散布置模型和气泡均匀分布模型。针对气泡离散布置模型的特点,在考虑变波速的情况下,采用特征线法进行求解。在对气泡均匀分布模型求解时,考虑液柱分离情况,针对特征线法求解简单、处理边界条件容易,而Lax—Wendroff方法易于处理激波现象等特点,综合采用特征线解法和Lax—Wendroff混合法进行求解。 对管道气液两相流进行了实验研究和算例分析,结果表明论文中的理论和方法是可行的。 编制了管道气液两相流分析软件(Mppla),该软件应用范围广、适应性强、操作方便,可用于指导两相流管道的设计和管理。


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