动态旋流器内油水两相分离数值模拟.pdf

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1、2012年5月机床与液压Mav2012第40卷第9期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．40No．9DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．09．035动态旋流器内油水两相分离数值模拟张攀峰，邓松圣，张福伦，管金发(解放军后勤工程学院军事供油工程系，重庆401331)摘要：采用雷诺应力模型和多相流模型中的混合物模型，对动态旋流器内油水两相分离进行数值模拟研究，得到了油水两相分离过程、油相体积分数分布以及两相速度分布等情况。并探讨了其内部油相体积分布、油

2、相与水相速度分布等规律。关键词：动态旋流器；油水分离；雷诺应力模型；数值模拟中图分类号：TQ051．8文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)9—116—3NumericalSimulationofOil．waterTwo．．phaseSeparationwithinDynamicHydrocycloneZHANGPanfeng，DENGSongsheng，ZHANGFulun，GUANJinfa(DepartmentofPetroleumSupplyEngineering，LEU

3、，Chongqing401331，China)Abstract：Oil—watertwo—phaseseparationwithindynamichydroeyclonewassimulatedbyusingReynoldsstressmodelandmixermodelofmulti—phasemodels．Thetwo—phaseseparationprocess，oil—phasevolumefractiondistribution，andthetwo—phasevelocitydis—t

4、ributionswereobtained．Moreover，thevelocitiesandtheoilvolumedistributionswereanalyzed．Keywords：Dynamichydrocyelone；Oil—waterseparation；Reynoldsstressmodel；Numericalsimulation旋流器是一种高效分离设备，在油水分离方面具∑kpk'，有不可替代的重要地位。目前，静态旋流器因研式中：是质量平均速度，=旦—一；P是混究时间长，关注度高，

5、得到了长足发展，尤其是在利P用CFD技术进行旋流器模拟研究方面成绩斐然。合密度，P=∑auo。如MBRENNAN采用大涡模型模拟静态旋流器中的空1．2动量方程气核现象。陆耀军等模拟研究旋流分离管内强旋湍混合模型的动量方程可由油水两相各动量方程求流；袁智等人模拟研究了微型旋流器；王振波等和获得。可表示为：对切流式旋流器进行了模拟研究。而对动态旋流分(JD)+V·(p)=一Vp+·[离技术，无论从理论上还是从设备上均显滞后⋯。作n者采用数值计算方法研究动态旋流器内油水两相分离。，、(V+V'，)]+

6、pg+V·f∑ok，，~dr,kl(2)1数学模型、k=L，2采用两相流混合模型，通过求解混合相的连续性式中：是混合黏性，=∑ak／-t；Vdr,k是油相的方程、动量方程、第二相的体积分数方程和相对速度飘移速度，dr_：1，k一'，。代数方程，进行动态旋流器实现模拟。湍流模型选用1．3相对速度和滑移速度Reynolds应力模型即RSM模型，其有关常数设为：相对速度被定义为油相(O)的速度相对于水相C=0．15，C=1．45，C以=1．9，C=0．22，Cl=(W)的速度：1．5，C2=0．4。l

7、，=一'，(3)。。1．1连续性方程滑移速度和相对速度('，。)通过以下表达式联系：2aJO(pm)+V·(pv1=m(1)Vdr,o=Vwo-__k(4)p收稿日期：2011—04—19基金项目：重庆市自然科学基金资助项目(CSTS，2008BB7142)；重庆市科技攻关项目(CSTC，2010AC7034)；后勤工程学院博士创新基金作者简介：张攀峰(1981一)，男，博士研究生，主要从事油气储运技术与装备研究。E—mail：zpf328@sohu．corn。·118·机床与液压第4O卷分离充

8、分，分离效果好。在研究动态旋流分离机理的基础上，采用雷诺应力模型和多相流混合模型，建立动态旋流器两相流方程和边界条件进行模拟研究，较好地模拟了两相油水求分离过程以及油相体积分布，预报了两相速度分布规犍律。通过模拟研究，对动态旋流器内部油水两相分离震规律有了更深入的认识，为以后分析其分离性能、优选设计方案，提供了有益参考。径向距离／min参考文献：图3油相体积分数【1】赵庆国，张明贤．水力旋流器分离技术[M]．北京：化学3．3两相速度分布规律工业出版社，2003．油水两相速度在三维空间上，可分为切