基于FLUENT的孔板消减气流脉动的数值模拟

在输流管道内的适当位置添加孔板作为一种简单有效的消减管道气流脉动的方法,已经在生产实践中得到广泛应用,但是对于孔板开孔率和开孔数这两个主要设计参数的共同研究很少。针对这一问题,现以弯管为例,采用数值模拟软件Fluent建立管道三维定常流动模型,分别计算单孔不同开孔率孔板下以及不同开孔数相同开孔率下管道内部的脉动状况,并与不加孔板时的情况进行了对比。通过数值模拟,表明添加适当尺寸孔板能够起到一定的脉动消减作用,同时得出在开孔率为30%和开孔个数为1的情况下,穿过孔板的气流不均匀度由23.12%下降到0.60%。

孔板消减气流脉动的数值模拟及实验研究

添加孔板是一种消减压缩机管道系统内气流脉动有效而简便的方法,尽管在工业生产中已被广泛应用,但是其设计和制作所需的各个参数尚处于靠经验取值的阶段。针对这种情况,首先阐述了孔板消减管道内气流脉动的机理;然后使用流体仿真计算软件Fluent建立了管道内气体的二维非稳定流动模型,计算了孔板对管道内气流的压力脉动的影响;并在数值模拟的基础上,搭建了往复式压缩机管道系统实验平台,在进气管线研究了孔板对气流脉动的消减作用。通过数值模拟和实验研究分析了孔板孔径比对气流脉动的影响,并指出选用恰当孔径比的孔板不仅能有效降低主管线和缓冲器至孔板段管线的压力脉动幅度而且对压缩机进口段管线内压力脉动同样具有良好的消减效果。

孔板消减气流脉动的数值模拟

为了研究超高压压缩机管道单独使用孔板能否取得理想的脉动消减效果的问题,阐明了孔板配合缓冲器消减脉动的原理;采用数值模拟软件FLUENT建立了超高压乙烯压缩机出口管道二维非定常流动模型;分别计算了孔板在不同孔径比情况下的脉动状况,并与不加孔板时的情况进行了对比。通过数值模拟表明:单独添加适当尺寸的孔板能起到一定的脉动消减效果,且此效果随孔径比减小而逐渐增强;当孔径比为0.4时,可将压力不均匀度降低至原来的50%左右;当孔径比为0.3时,最多可将压力不均匀度降低至原来的38%。此外,应该注意孔板的阻力作用,并综合考虑后续工艺条件等因素,以取得最佳的综合效益。