超音速旋流分离器喷管的数值模拟毕业论文

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1、西安石油大学本科毕业设计（论文）超音速旋流分离器喷管流场的数值模拟摘要：超音速旋流分离是天然气处理工艺的一大突破，超音速旋流分离器依靠喷管做等熵膨胀形成低温超音速流动，依靠声速翼形成旋流实现水及重烃的分离。为了实现流体的超音速流动，必须借助于收敛-扩张的拉法尔喷管，在收敛段流体速度将被提高到音速，在扩张段通过增大管径使流体继续加速，实现超音速流动。在流体流动过程中温度持续有所下降，足以使天然气中的饱和水凝结析出来，实现气液分离。因此，收敛-扩张喷管是实现天然气超声速流动的核心零件。利用计算流体力学（CFD）技术，采用流体力学分析软件FLUENT，通过合理划分网格，依据CFD的基础理论与湍流模拟

2、理论，确定合理的数学模型、边界条件，采用FLUENT中最精细的雷诺应力湍流模型，应用PC-SIMPLE算法，研究了超音速旋流分离器喷管内的流体物性及流场特性，分析了超音速旋流分离器喷管内的温度、压力、速度等特性参数的变化规律。关键词:天然气；超音速；喷管；数值模拟西安石油大学本科毕业设计（论文）NumericalSimulationofGasSupersonicNozzleAbstract:Supersonicsswirlingseparatorisamajorbreakthroughinnaturalgasprocessingtechnology.Supersonicsswirledsepa

3、ratorreliesonthenozzleexpansiontoformalowtemperatureandsupersonicflow,andreliesonthespeedofsoundvelocitywingtorealizetheseparationofwaterandheavyhydrocarbons.Inordertoachievethetransonicflowoffluid，theconvergent-divergentnozzleisadopted.Thevelocityoffluidwillbereachedtothespeedofsoundintheconvergent

4、section.Intheexpansionsegmentbyincreasingthediameter,thevelocitycontinuedacceleration,andrealizedtransonicflow.Temperaturecontinuedtodropinthefluidflowprocess,andintheendthischangedtemperatureisenoughtomakethesaturatedwaterinthegasoutandtoachievetheseparationofgasandwater.Therefore,theconvergent-div

5、ergentnozzleisthekeycomponentofrealizingthetrans-sonicflowofnaturalgas.Usingcomputationalfluiddynamics(CFD)technologyandfluiddynamicssoftwareFLUENT,andthroughthereasonablemesh,accordingtotheCFDtheoryandturbulencetheory,reasonablemathematicalmodelandboundaryconditionshavebeendetermined.Usingmostsophi

6、sticatedReynoldsstressturbulencemodelinFLUENTandapplyingPC-theSIMPLEalgorithm,thesupersonicswirlingseparatornozzlefluidpropertiesandflowfieldcharacteristicsarestudied.Thetemperature,pressure,speedandotherparametersvariationofsupersonicswirlingseparatornozzleareanalyses.Keywords:NaturalGas；Supersonic

7、s；Nozzle；NumericalSimulation西安石油大学本科毕业设计（论文）毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和