油气混输管道流动特性研究

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图3—23 wsl=3.0m/s，wsg=10m/s稳定空气体积含率图

由上图可知：在液量不变气量继续增加的情况下，开始阶段气液两相的掺杂较为明显，因为气体流速较大，液相在重力的作用下未沉积到管道底部，而是被气流吹呈波浪状，在重力作用下，气液两相随时间推移进一步分离，气体聚合成气弹，气流在运动过程中吹起液波．形成段塞流。

4、wsl=3.0m/s，wsg=30m/s 此时入口液相体积分数为0.1153

图3—31 wsl=3.0m/s，wsg=30m/s起始空气体积含率图

陕西科技大学毕业论文 24

图3—32 wsl=3.0m/s，wsg=30m/s发展形态空气体积含率图

图3—33 wsl=3.0m/s，wsg=30m/s稳定空气体积含率图

由上图可知：液量不变，气量继续增大时，图像与wsl=3.0m/s，wsg=30m/s流型变化类似，开始阶段阶段气液两相相互掺混比较明显，由于气速较大，液相并未在重力的作用下沉积到管道底部，而是被气流吹呈波浪状，在重力作用下，气液两相随时间推移进一步分离，气体聚合成气弹，气流在运动过程中吹起液波，形成段塞流。

5、wsl=3.0m/s，wsg=90m/s 此时入口液相体积分数为0.0257

油气混输管道流动特性研究

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图3—41 wsl=3.0m/s，wsg=90m/s起始空气体积含率图

图3—42 wsl=3.0m/s，wsg=90m/s发展形态空气体积含率图

图3—43 wsl=3.0m/s，wsg=90m/s稳定空气体积含率图

陕西科技大学毕业论文 26

由上图可知：气量非常大，液量非常小的情况下，液体被气流吹散呈液滴状，随着时间的延长流型继续变化，液滴被吹散成更小的液滴，形成弥散流。

从以上五种工况得知，以液体流量为定值，增大气体流量，混输流体的速度增大，流型变化。初始阶段气量较小时是气泡流，随着气量增大，气泡融合呈气团状，形成冲击流。随着气相的继续增大，液相被气相冲击成为小液滴，成为弥散流。不同参数下与Birll流型图的比较如图3-1。

参考图3-1可知，运用Fluent软件进行数值模拟可以模拟出气油两相流动的气泡流、冲击流以及弥散流。参数条件1、2、5模拟结果与流型图能够很好的吻台。对于3、4参数条件下出现的冲击流流型，模拟效果不太理想，可能是因为Fluent软件中的VOF模型不适合模拟冲击流，今后需要找更合适的方法去研究。

1—wsl=3.0m/s，wsg=0.3m/s 2—wsl=3.0m/s，wsg=1.0m/s 3—wsl=3.0m/s，wsg=10m/s 4—wsl=3.0m/s，wsg=30m/s

5—wsl=3.0m/s，wsg=100m/s

图3-1各参数条件下在Brill流型图中的表示

3.1.2 液体(煤油)的流速变化对流型的影响

气相质量流量不变Mg=5.08×10-3kg/s，则气相折算速度wsg=0.3m/s。以下各图为不同时刻空气体积分数图。

l、wsg=0.3m/s ，wsl=10m/s 此时入口液相体积分数为0.9813