并联分支管作为将多台板翅式换热器连接起来的设备,在天然气液化冷箱等工业设备中应用广泛,其内部的气液两相流由于物性差异较大,很难均配,会影响设备的安全性和经济性。为了研究雾状流在并联分支管内的流动特性,本文以天然气液化冷箱中的并联分支管为物理模型,以处于雾状流态的甲烷为工质进行数值模拟,分析了流体物性、流动工况对并联分支管路内流体流动特性的影响,并提出了优化结构,对优化并联分支管内流体流动特性有一定的指导意义。选择适用于雾状流的Mixture模型进行数值计算,分析流体温度对并联分支管内雾状流流动特性的影响规律。发现随温度提高,雾状流在并联分支管单根支管内和整个系统内的流动特性呈现同样的变化规律,在水平流动方向和竖直流动方向的气液分离都减轻,湍流耗散率均增加;单根支管内和多根支管间的液相流量分配都更均匀。用单因素分析法比较甲烷雾状流体的主要物性参数对并联分支管内液相分配的影响,发现单根支管内,随流体温度的提高,液相粘度减小,气液两相之间产生滑移需要的能量减小,液相更容易与气相分离,而气相粘度增加会使滑移减弱,液相密度减小、气相密度增加使两相之间的惯性力减小均有利于流量均配;多根支管间,随流体温度提高,液相粘度的变化对液相流量分配几乎无影响,液相密度、气相粘度和气相密度的变化均利于其液相流量均配,且影响作用依次增大。研究了入口流体的运行工况对并联分支管内雾状流流动特性的影响规律,主管的入口速度增大,两相受惯性力之差增大,并联分支管单根支管内和整个系统内,雾状流在水平流动方向和竖直流动方向的气液分离都加重,湍流耗散率均增加;单根支管内和多根支管间的液相流量分配都更不均匀。液滴粒径增加,气液两相的接触面越小,粘性力减小,并联分支管单根支管内和整个系统内,雾状流在水平流动方向和竖直流动方向的气液分离都加重,湍流耗散率均减小;单根支管内和多根支管间的液相流量分配都更不均匀。液相体积分数增加,两相受惯性力之差增大,并联分支管单根支管内和整个系统内,雾状流在水平流动方向和竖直流动方向的气液分离都略加重,湍流耗散率均减小,但由于液相粘性力作用增加使得单根支管内的液相流量分配几乎没有变化,整个系统支管间的液相流量分配更加均匀。发现上述3种工况参数中,流体入口速度和液滴粒径的变化对并联分支管内雾状流流动特性的影响较大。认识到并联分支管内流体分配不均的机理,将直流支管与侧支管衔接处改为圆弧结构,距离入口越远的圆弧弯曲曲率越小,建立新型并联分支管结构进行数值计算,观察其对并联分支管系统内雾状流流动特性的优化情况,发现并联分支管优化后,雾状流在水平流动方向和竖直流动方向的气液分离、单根支管和多根支管间的液相流量分配以及湍流耗散率均得到明显优化;同时发现距离入口最远的支管内雾状流流动特性的优化程度最小,为进一步优化并联分支管结构指明了方向。通过分析并联分支管圆弧过渡联接结构对不同运行参数下液相流量分配的优化程度,发现从总体的经济性来看,入口速度和液滴粒径较大时,更有必要选用圆弧过渡联接的并联分支管结构。