低雷诺数下突扩管流的CFD数值计算.pdfVIP

2009钲 管 道 技 术 设 备 2009 第4期 Pipeline Technique Equipment No．4 低雷诺数下突扩管流的CFD数值计算 王常斌 ，陈 皖 (大庆石油学院石油工程学院，黑龙江大庆 163318) 摘要：边界突然扩大的流动是管道输运工程中一种常见的流动现象。应用计算流体力学(CFD)中 PHOENICS软件的VR编辑环境，在柱坐标系下建立 了突扩管在低雷诺数条件下物理模型，采用正交网 格划分，对牛顿流体层流下管路突扩情况进行了数值模拟，通过 Origin后处理软件对计算结果进行了 数据处理，分析了管路突扩回流时速度和压力的流场的分布情况。结果可以很好地反映突扩管流的基 本特征，对石油生产中常见的此类问题的研究提供理论依据。 关键词：突扩；PHOENICS；数值计算 中图分类号：0357．1 文献标识码 ：A 文章编号：1004—9614(2009)04—0013—02 CFD NumericalCalculation ofSudden．expansion PipeFlow ofLow ReynoldsNumber WANG Chang—bin，CHEN Wan (DaqingPetroleum Institute，Daqing163318，China) Abstract：Theflow duetosuddenboundaryexpansionisacommonphenomenonofflow inpipelinetranspirationengineer- ing．Thegeometricmodelsofthesudden—expansionpipeofthelow ReynoldsnumberareestablishedintheVR ofCFD software PHOENICSinacylindricalcoordinate．Theflow fieldofNewtonianfluidlaminarflow inthesudden—expansionpipeissimulated withorthogonalgrids，andtheresultsareprocessedwiththeOriginpost—processingsoftware．Finallyanalyzedisthedistribution oftheflowfieldofthepipesudden—expansionrefluxonthevelocityandpressure．Theresultsreflectanessentialcharacteristicof sudden—expansionpipeflow andprovideatheoreticalfoundationforsolvingthecommonproblem inpetroleum production． Keywords：sudden—expansion；PHOENICS：numericalcalculation 0 引言 1 模型的建立和网格划分 突扩 回流在工程实践和理论研究中都有重要意 取 D1=100mm，D2=200mm，Ll=20D】，L2= 义，是利用通道几何断面的突然扩张产生 回流 ¨ 。 20D 作为流动的计算区域。采用人 口流动充分发展， 由于流体的惯性和突然扩大的边界条件，在管壁拐角 入 口速度剖面为抛物线，即给定人 口流速。出口采用 与主流束之间形成分离和回流区，会引起压力降低和 压力出口，边壁为固壁。突扩管二维流动计算区域如 能量损失_3I4J。突然扩张管道在能源、动力、化工，环 图 1所示。 保等部门有着广泛的