深海卧管-悬链线立管系统管内流动特性分析

为探究深海卧管-悬链线系统内立管管内流动特性,针对南海某油气田,通过数值模拟分析了管径、卧管入口处总流量、含水率(质量分数)和出口压力对管内流动特性参数的影响规律。结果表明,以管内流动状态发生转变的位置为界限,各影响因素对管内流动状态参数的影响表现出不同的变化规律,但是管内沿程温度分布基本不受相关因素的影响;4个因素对管内流动特性参数的影响存在明显的阶段性:管径的影响分为D=0.06~0.12 m和D=0.12~0.50 m两个阶段,卧管入口处总流量的影响分为Q=0.001~0.030 m3/s和Q=0.100~0.300 m3/s两个阶段,含水率的影响分为w=10%~25%和w=25%~30%两个阶段,出口压力的影响分为0~5.0、5.0~7.0 MPa和7.0~10.0 MPa三个阶段。

波纹管结构参数对流动特性影响的数值模拟

波纹管作为新型高效换热器的重要部件,研究其流动特性对于提升和改进波纹管具有重要意义。采用Fluent模拟了3种不同波形度的管内流动,从速度分布、压力分布、涡结构等3个方面分析波纹管的流动特性,并与光滑管进行对比。结果表明:与光滑管相比,波纹结构的波形度对波纹管内速度、压力均有显著的影响,随波纹度增大,管道内部的紊乱程度增强,压降也不断升高。波纹结构凹槽段和平直段流动特性有显著差别,在波纹凹槽段,沿流向方向压力不断升高,平直段压力迅速降至最低,再缓慢上升,其上方流体平均流速高于凹槽段。当波形度增大时,凹槽左右两侧压差促使涡向左侧偏移。

流量差异和管径突变对立管流动状态的影响

为探究深海T型管流量差异和管径突变对立管管内流动特性参数的影响,以南海某油气田为研究对象,通过数值模拟的方法进行了研究。结果表明,立管管内流动状态受到水平管段内总流量影响,与其分支管段流量的关系不明显;当水平管段管径保持不变的条件下,在立管直径DC为0.03 m、0.06~0.12 m和0.24 m时,立管相关参数的变化规律不同;当立管管径发生突变时,管内流动参数的变化主要与其最小管径有关。

液化天然气低温波纹柔性管的流动特性

为了保证大量液化天然气能够在低温波纹柔性管道中快速、持续、有效输送,对管内流体的流动特性规律进行分析。针对波纹柔性管道内部流体的流动特征,给出了当量摩阻理论分析方法。基于液化天然气流体性能参数建立了考虑螺旋特征的管道内部流体数值模型,并采用Fluent软件仿真模拟了不同波纹形状管道的流动规律,对不同结构参数的C形波纹管流的流动特性及敏感性进行对比分析。研究表明:螺旋结构能够有效提高通流性能,在实际工程中不同波纹形状的低温波纹柔性管道传输性能差别很大。研究结果对于海洋LNG传输低温波纹柔性管道的结构设计具有重要的参考意义。

不同组分天然气在绕管内流动传热特性数值研究

针对目前LNG绕管换热器设计时,考虑不同天然气组分对流动换热性能的影响,采用数值模拟方法分析了不同组分天然气在绕管内流动的传热特征。研究采用6.4MPa的6组不同组分的甲烷和乙烷混合物作为工质,探讨了混合物乙烷组分比重、雷诺数Re、普朗特数Pr对压降和努塞尔数Nu的影响。结果表明:在气态时随着乙烷组分比重的增加,混合物压降随Re数增加幅度变小;而在液态时混合物压降则随着混合物中乙烷组分比重的增加,压降随Re数增加幅度变大。在气态时乙烷组分增大有利于传热,而在液态时乙烷组分增大不利于传热,最后根据模拟结果拟合出适用的Nu公式。