竖直上升圆管内气液两相流流型特性的数值模拟

为了研究竖直上升圆管内气液两相流的流型特性,利用Fluent软件对气相表观速度为0.480~10.105 m/s、液相表观速度为0.089~1.065 m/s和管道直径为20.0 mm的竖直圆管气液两相流进行数值模拟。将数值模拟结果与相对应的实验结果进行对比,结果表明:内径为20.0 mm的竖直上升圆管内出现的主要流型为泡状流、弹状流、搅混流和环状流,与实验结果相同;通过将20.0 mm管径圆管数值模拟数据点代表的各流型区域与Hewitt和Roberts绘制的31.2 mm管径圆管各流型区域进行对比,发现流型区域大部分重合,小部分流型边界存在差别;20.0 mm管径竖直圆管相较于31.2 mm管径竖直圆管,其泡状流与弹状流流型边界所需的液相表观速度减小,并且液相表观速度较低时,弹状流与搅混流流型边界所需的气相表观速度增大;截面含气率在流型为泡状流时保持稳定,截面在弹状流、搅混流和环状流时,管道中心截面含气率较高,管道中心向两侧壁面移动,含气率数值呈递减的趋势。通过结合VOSET方法和PISO求解算法可准确模拟管道内气液两相流,为探索竖直上升圆管气液两相流流型特性提供了研究思路。