基于CFD的离心式气-液分离器结构设计及仿真优化

运用CFD技术优化设计了一种新型离心式气-液分离器,以去除气侵钻井液中的小气泡。通过CFD模拟,研究分析了该分离器内湍流状态下的2相流动,以及分层、分离、旋流等复杂现象。模拟结果显示,由于分离器内的运动部件——转鼓旋转,钻井液形成强迫旋流,不同密度的气、液相在离心力作用下发生分离。试验测试结果表明,该分离器试验模型的分离性能显著、稳定,保证了钻井液性能尤其是密度的稳定,从而验证了CFD的有效性。在内流场分析的基础上,对分离器试验模型进行仿真优化,改进了入口方式和转鼓结构。结果表明,切向入口有利于改善来液的流动;分离器增加1个旁通管形成循环支路后,有利于降低背压,使排气管壁上的液滴流回到分离器。