横向振动状态下水平管内气液两相流型数值模拟

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两相流存在众多领域,国内外学者持续不断的研究无不验证着两相流研究的重要性,近年来,随着科学技术在管道动力装置安全运行的深入研究,一些不稳定因素造成的管道非稳态振动引起人们的注意,因此目前针对管道振动的研究主要有摇摆、起伏和横向振动状态。通过对研究现状的分析,发现目前对横向振动状态的研究比较少,不足以支撑工程实际应用,且模拟计算方法使用也比较少。因此,无论是对水平管内气液两相流的研究,还是借助数值模拟平台完成振动通道的研究来说,都具有理论研究和实际工程意义。首先,确定使用CFD模拟方法完成两相流的模拟,对使用范围比较广和利用次数多的CFD商用软件进行汇总分析,结合自身模拟需求和现实硬件软件条件,选择Fluent作为本次模拟使用的软件平台;模拟前处理过程选用Gambit来完成,主要包括物理模型的构建和网格的划分,构建水平管道并对其进行非结构化网格划分;模型设置过程主要包括模型的选择、边界条件的设置和求解器的选择,完成对模型的构建。其次,利用模型完成对横向振动状态下水平管内气液两相流的模拟。通过结果得到了不同工况下的流型,识别这些流型,对其进行分类,并根据分类绘制流型图,在图形上标注出转换界线,借助Origin平台,对转换界线的变化定量分析,然后再通过双因子方差分析得到振动参数对气液两相流型的影响。最后,通过分析不同振动状态下流型的对比研究,对横向振动下两相流的影响有更深入的了解,在完成横向振动状态时,改变自定义函数,实现起伏振动和非振动状态下水平管气液两相流的模拟,主要对比分析流型的类型和流型转化界线的变化规律,对流型区域的面积变化进行分析,得到流型差异和界面变化规律。以上研究结论进一步完善了横向振动状态下水平管内气液两相流的模拟研究,为非线性振动下的两相流研究提供了参考依据,也为工程上的一些实际应用带来参考的价值。
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