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旋流除砂器具有结构简单无转动部件、成本较低和体积紧凑等优点,是油气田生产过程中的常用分离设备。本文利用计算流体力学软件FLUENT对锥筒式旋流除砂器的内部流动进行了数值模拟研究,主要研宂内容如下??(1)采用雷诺应力模型(RSM)?对流项的QUICK离散格式、压力梯度项的PRESTO!压力插补格式和压力速度耦合SIMPLEC算法对旋流除砂器气相流场进行数值模拟计算,分析研宄了气相流场速度、压力和湍流分布规律以及旋流除砂器内部的二次流现象。(2)采用相间耦合的随机轨道模型对旋流除砂器气固两相流进行数值模拟计算,通过跟踪分析固体颗粒的运动轨迹,揭示固体颗粒在旋流除砂器内的运动规律,而且研究了操作参数和结构参数对旋流除砂器分离效率的影响作用。(3)利用统计学中的方差分析和回归分析方法对气固两相流动时操作参数和结构参数对旋流除砂器分离效率的影响进行显著性分析,并且得出操作参数和结构参数对分离效率的影响关系式。(4)在气固两相流动数值模拟基础上采用混合模型?Mixture Model)对旋流除砂器气液固三相流动进行初步数值模拟计算,主要分析研宄了不同含液量和不同液砂比工况下旋流除砂器的分离效率,以及气液固三相流动时结构参数对旋流除砂器分离效率的影响作用。研究结果表明,锥筒式旋流除砂器的内部流动是十分复杂的三维强旋转运动,颗粒所受到的离心力在颗粒旋转分离过程中起主导作用,且旋流除砂器的内部存在二次流,会使分离性能下降;颗粒粒径和入口速度两个操作参数与排气管插入深度和锥体段高度两个结构参数对旋流除砂器的分离效率影响十分显著,其它参数影响一般;气液固三相流动时旋流除砂器的分离效率随着气体含液量的增大而增大,随着液砂比的增大也是增大趋势。