计算机数值模拟在顺序输送管道中的应用.pdfVIP

第 28卷第 3期 天 　然 　气 　与 　石 　油 Vo l. 28,No. 3 20 10年 6月 Na tura l Ga s And O il Jun. 20 10 　 计算机数值模拟在顺序输送管道中的应用 1 2 张 　娟 ,张青松 ( 1. 无锡阳工机械制造有限公司 ,江苏 无锡 2 14 174; 2. 无锡爱加工程设计有限公司 ,江苏 无锡 2 14072) 摘 　要 :两油品间的混油过程是二维对流 占优的扩散过程 ,常用的数值方法存在较大的数 值扩散或较大的非物理性振荡现象 。将特征线方法和有限差分法相结合 ,提出了一种求解对 流占优扩散方程新的数值解法 ———双时间分裂法 。双时间分裂法具有计算速度快 、存储量小 且无条件稳定等优点 。把算法运用到成品油顺序输送中的混油 ,对对流 占优扩散方程进行了 求解 ,数值计算结果与实际操作经验相符 ,很好地解释了混油的形成与发展 ,证明了双时间分 裂法的准确性 。 关键词 :计算机 ;时间分裂法 ;混油 ;数值计算 ;扩散 文章编号 :(2010) 03 002504 文献标识码 : A 　　　 程组是五对角形式 ,不能用追赶法求解 ,因而影响计 ( 0　前言 算效率 。本文再次使用时间分裂法 即交替方向隐 ) 式法 可将构成的差分五对角形成格式转化为三对 顺序输送管道中油品交替时 ,在接触面处将产 角线形方程组 ,使其转化为一维隐式格式 ,它具有计 生一段混油 [ 1 ] 。掌握混油浓度随时间和位置的变 算速度快 、存储量小且无条件稳定等优点[ 6 ] 。 化规律 ,是研究顺序输送技术 、指导作业调度 、计算 混油量和正确实施管道终端切换油品的重要条件 。 1　混油机理 传统的分析方法是经过大量简化的一维混油模型 , 但是在解释混油的形成 、发展及截面速度分布对混 在不同的流态下 ,油品在管道内交替时产生混 油影响上不够精确 。 油的机理是不同的。 两油品间的混油过程其实是二维对流占优扩散 在层流或者紊流强度不大的流动情况下 , 由于 过程 。对对流 占优的扩散方程的求解前人进行了 管中心液体的流速要比平均流速大一倍 ,这使得后 许多有益的探讨和研究[ 2 ～5 ] 。而且对流 占优的扩散 行油品的油头呈楔形钻入前行油品当中。造成了截 问题在实际工程中经常会遇到 ,如何准确地数值求 面上两种油品的不均匀分布 [ 7 ] 。同时在油品的比 解值得研究 。由于对流项 占优 ,一些常用的数值法 重差及浓度差作用下 ,两种油品相互扩散 ,并由此造 将会遇到某些共有困难 。例如计算出来的数值具有 成了相当大的混油量 。因此层流时的混油主要是由 较大的数值扩散或较大的非物理性振荡现象 。因此 于管道截面上流速的不均匀分布造成的。 研究对流 占优 问题的新数值法具有十分重要的意 紊流时 ,其混油界面的