低温储罐大流量排液过程数值模拟研究

大型低温储罐广泛应用于航空航天、能源、化工等领域的大规模低温液体储存。在大型低温储罐的大流量排液过程中,确保排液稳定且不夹带气体对于系统的安全运行至关重要。针对某3000 m^(3)液氮储罐2000 m^(3)/h的大流量排液工况,建立了该储罐及其排液管路的计算流体力学(CFD)模型,重点分析了大流量低温流体排液过程的气液界面、流场、涡量场和管道压力波动,讨论了影响临界液位高度的因素及防涡板在排液过程中发挥的作用。结果表明,在从静止液面开始的大流量排液过程中,当临界液位高度在0.15 m以下时,不会形成明显的漩涡;低温储罐初始液位高度对临界液位高度的影响较小,而防涡板在排液过程中阻碍了流体流动,会导致临界液位高度升高。研究可为大型低温储罐排液系统的稳定操作提供指导。

低温储罐大流量回液冲击液面过程的数值模拟研究

针对某3000 m^(3)液氮储罐在2000 m^(3)/h的大流量回液与排液工况,建立了该储罐及其排液管路的计算流体力学(CFD)模型,着重分析了液氮回液冲击液面过程中的复杂气液界面演变与液体流动情况,并研究了防涡板和回液分流斗对液面波动的抑制作用。结果表明,大流量回液冲击液面过程易产生液面凹陷,若低于临界液位高度则导致排液中夹带气体。对临界液位高度影响因素的分析表明,设置防涡结构和削弱回液冲击是降低临界液位高度的主要优化方向。采用分流斗和防涡板结构可分别削弱回液冲击并抑制液面波动,最终可将临界液位高度降低到0.6 m以下。