基于CFD的双节流湿气流量测量装置高压模型预测研究

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1、摘要湿气是气液两相流动的一种特殊形态，广泛存在于石油化工、蒸汽发电等领域。本文利用流体数值仿真方法对一种双节流式湿气流量测量装置进行研究，主要完成以下工作：1．确定了FLUENT流体仿真软件用于本课题关于湿气数值模拟的方法。包括模型的建立与网格划分，湍流模型的选取，边界条件参数的设置步骤，求解控制参数的设置、气液两相加入方法、迭代控制以及计算结果的获取及分析方法等。2．计算了不同直径比的内锥流量计压损比数据，得出内锥流量计压损比主要只受直径比影响的结论。在此基础上建立了可压缩介质的边界仿真估算方法，估算仿真模型出口处

2、静压力。3．对标准文丘里湿气虚高特性进行仿真预测，并与NEL的实流实验数据进行比较分析。虚高预测的最大相对误差5．14％，平均相对误差小于3％。根据仿真实验数据给出虚高预测模型，并将之与Chisholm模型、Murdock模型、Lin模型、Homogenous模型、DeLeeuw模型和Steven模型等经典虚高模型的预测流量进行比较。仿真模型预测流量的最大相对误差小于7．5％，平均误差2．5％。4．以TTWGF凝析天然气两相流量计为模型进行湿气仿真预测工作。以文丘里与锥差压比值K进行气液两相流量测量模型研究，根据虚高

3、流量范围不同，建立了五个气相虚高数学模型和一个液相数学模型。利用现场测试数据对两个模型分别进行验证，其中气相与集气站分离罐后标准孔板进行比对，液相与分离罐的液位计进行比对，得到预测模型误差指标。其中，气相预测模型给出的气相流量最大瞬时相对误差9．13％，平均瞬时相对误差3．4％，累计流量误差3．53％；对该模型进行修正后得到气相流量最大相对误差5．93％，平均相对误差0．93％，累计流量相对误差O．13％。液相预测模型给出的液相流量最大满度误差34．59％，平均满度误差6．67％，累计流量相对误差9．56％。关键词：

4、湿气虚高模型双节流数值模拟预测模型压损比ABSTRACT．Asonespecialtypeofthetwo—phaseflowofgasandliquid，wetgas，existswidelyinmanyimportantapplicationareas，suchaspetrochemicalindustry,electricitypowergenerationandSOon．Usingfluidsimulationmethod，thisdissertationpresentsresearchonadoubledi

5、fferentialpressurewetgasflowmeteringdevice．neprimarilyresearchworksareasfollows：1．AwetgasflowsimulationmethodisgivenusingFluentCFDsoftwareinthisstudy,whichincludesthegeometrymodelbuilding，meshgeneration，turbulencemodelsselection，parameterssettingofboundarycondi

6、tionsandcontrolsolutions，twophaseofgasandliquidmixing，iterationcontrolling，resultsdatagettingandSOon．2．PressurelOSSratiodatafortheWaferConemeterofdifferentbetaratiosiSobtainedanditisshownthatbetaratioplaysaprimaryroleonthepressurelossrate．ABoundary-estimatingMe

7、thodonCompressible—Materialisputforwardforwetgasflowsimulation．StaticpressureofoutletofthesimulationmodeliSestimated．3．AsetofcomputationalworkarecarriedouttopredicttheOverreadingvaluesofstandardventuritubeinwetgasmetering，whoseresultsareverifiedbyexperimentalda

8、taofNEL．ThemaximalrelativeerrorofOverreadingvaluesis5．14％；theaveragerelativeerrorislessthan3％．AnewOverreadingcorrectingmodelisbuiltbasedonsimulationdata，andcomparedwiththeot