油水環狀流在轉動閥門內的流動狀況研究

江 帆，岳鵬飛，黎斯杰，肖 納

油水環狀流在轉動閥門內的流動狀況研究

江 帆，岳鵬飛，黎斯杰，肖 納

（廣州大學，廣東廣州 510006）

油水環狀流是一種低能耗的管道輸送高黏度原油的方式，輸送過程中會歷經球閥，而球閥開閉動作會對環狀流動產生影響。本文對閥門轉動過程中環狀流的變化狀況進行研究，為研究閥芯轉動對油水環狀流穩定性的影響機制提供數據。采用CLSVOF模型與追蹤油水界面，用滑移網格描述閥芯轉動，并用標準湍流模型設置湍流，建立數值模擬模型，分析閥芯轉動過程中油水環狀流的流動狀態變化。結果表明，閥芯轉動過程中，閥門內油水環狀流會發生急劇變化，并受閥門開啟速度的影響。

球閥；油水環狀流；閥芯轉動；滑移網格；數值模擬

1 前言

球閥是石油管道運輸系統中的重要控制元件，其開閉過程對其內部流動狀態產生影響，故研究球閥轉動時閥內流動狀態對閥門結構設計和操控參數優化具有重要意義。目前閥門內流動研究多集中在固定開度單相流的分析，如趙瑩等利用Fluent軟件對球閥內部的分離流動進行了分析［1］，屈鐸等用CFD技術數值仿真了球閥閥腔內的流動狀況［2］，楊國強等對球閥內壁三維流場進行數值模擬仿真，探究了球閥開啟過程中內部流場的變化［3］，王朝富等對強制密封的球閥內部流動進行分析及結構優化［4］，江帆等對不同物性流體在閥門內流動結構進行了研究［5］。對于閥門動態過程中閥內流動的狀況也有學者進行研究，如劉華坪等利用動網格技術對閥門瞬態行為進行了數值模擬［6］。……