井下旋流除砂器流场的数值模拟 (1)

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1、不同入口设计的井下旋流除砂器流场的数值模拟王景昌郭付来赵启成吴蒙华（大连大学机械学院辽宁大连116622）摘要：针对井下原油防砂问题，提出了三种不同入口方式的内外双级旋流器串联式除砂器的结构模型并介绍了它的工作原理。利用TGrid程序，采用四面体网格对除砂器整体进行了网格划分，确定出边界条件。采用FLUENT软件三维数值模拟的方法，对不同入口方式的除砂器速度场、压力场、分离介质运动迹线的分布特征和介质相分布特征的数值模拟进行了研究，分析了内部分离介质流动特征对分离性能的影响。通过模拟发现除砂器内部的螺旋翅片引导流

2、体产生涡旋流动，可以实现固液分离的目的，与传统旋流器相比，没有形成空气柱，从而使得内部流场更加稳定，有利于介质分离。不同的入口方式对除砂器内部流场产生不同的影响，切向入口时更有利于旋流的形成。为旋流器的改进、设计提供依据。关键词：防砂；除砂器；FLUENT；数值模拟；固液分离ThenumericalsimulationoftheflowfieldintheundergroundhydrocyclonewithdifferententrancesWangJingchangGuoFulaiZhaoQichengWuM

3、enghua(DalianuniversityDalian116622China)Abstract:Forpreventingsandinundergroundoil,thispaperstructuresamodelofhydrocyclonewiththreedifferententrancesandtheinsidecycloneandtheoutsideoneseriesinganddescribeshowitworks.BytheTGridprocedures,theallofthehydrocyclo

4、neismeshedwiththetetrahedralandtheboundaryconditionsaredetermined.ThemethodsofThree-dimensionalnumericalsimulationinFLUENTareusedtosimulatethevelocityfielddistribution,thepressurefielddistribution,thepathlinesoftheseparatedmeditioncharacteristicsoftheseparate

5、dmediumandthephasedistributionofthemedium.Theaffectoftheinternalseparatedmeditioncharacteristicstotheseparatedperformanceisanalysed.Throughthesimulation,itisfoundthatthespiralfininthehydrocyclonecanguidethefluidtoproduceavortexflowtomeetthepurposeofseparating

6、thesolid-liquid.Thereisnoformationoftheaircolumncomparingwiththeconventionalcyclone,sotheinternalflowfieldismorestabletoconductivetotheseparationofthemedia.Differententrancesproducedifferenteffectsontheflowfieldinthedesander.Itprovidesabasisfortheimprovemento

7、fthecyclone.Keywords:preventingsand;hydrocyclone;FLUENT;numericalSimulation;solid-liquidseparation0引言原油中的砂粒会在抽油泵及地面集输设备中沉积，造成砂卡，严重时会堵塞工艺设备，影响运行效率。因此，必须进行原油除砂。旋流器具有结构简单、分离效率高、设备体积小、安装方便等优点，早在100多年前就被用作固-液两相介质的分离[1]。不同的入口方式对分离效率和除砂器性能产生不同的影响，其内部流场也受到研究者的广泛关注。计算

8、流体力学简称CFD，它的基本特征是数值模拟和计算机实验，从物理定理出发，在很大程度上替代了流体动力学实验，在科学研究和工程技术中产生了巨大的影响。应用CFD技术对旋流器内部流场进行模拟和分析可作为一种有效的分离器性能预测工具，同时研究各种参数对多相分离的影响，从而改进旋流器的结构设计，加速旋流器的应用推广[2]。1新型旋流器的CFD模型1.1新型旋流器的结构如图1所示，三