输油管道三维非稳态温度场数值研究.pdfVIP

学兔兔 第28卷第3期 天 然 气 与 石 油 Vo1．28．No．3 2010年6月 Natural Gas And Oil Jun．2010 输油管道三维非稳态温度场数值研究 张青松 (1．无锡爱加工程设计有限公司，江苏无锡214072；2．江苏工业学院机械系，江苏 常州213016) 摘 要：考虑沿管道轴向预热介质温降对土壤温度变化的影响，建立了有限区域内热油管 道预热过程的三维非稳定耦合数学模型和边界条件，借助PHOENICS软件对数学模型进行了 求解，模拟结果与工程现象吻合较好。证明了利用PHOENICS软件完全能够对温度场变化规 律进行研冗。 关键词：管道；温度场；启输；数值计算；数学模型 文章编号：1006—5539(2010)03-0032-03 文献标识码：A 所造成的 Reynolds应力及质量输运流翠，最后利用 0 引言 k— 两方程紊流模型，使研究方程组得到了封闭。 其耦合数学模型如下： 研究输油管道非稳态热力过程的关键是分析管 连续性方程： 道周围土壤温度场分布。目前国内外已有许多学者 塑 + ( )=0 (1) 对此进行了多方面的研究¨ ，提出了大量有价值 O t Ox ‘ 、 的求解方法。而现有的文献中 ～ 往往采用二维非 动量方程： 稳态传热方程来描述输油管道的传热问题(忽略沿 O(pu i)+熹( ) 管道轴向的温度场变化)，这样将直接影响到热油 管道运行成本的高低。本文将基于前人的基础上， = 一 舞+ 0 0 Ui)一 +÷毒( 警) 建立三维热油管道土壤温度场数学模型，并利用 (2) PHOENICS软件对该数学模型进行求解。 能量方程： Cp( Ot ) 1 数学模型 油品流动的水力特性和物性，与温度密切相关， = 击( 一c )+ +S—T (3) 而温度分布又与流动特性有关，热油管道热力非稳 土壤导热方程： 态工况实质上是一个水力、热力的耦合的物理过程。 C a 0 a a Ts Ps —Ot + + 预热介质在管道内流动时一般处于湍流状态l 71，目 前工程上，紊流计算中所采用的基本方法是雷诺时 而 = + )一 蛾 均法 。在这种方法中，把非稳态的控制方程作为 时均运算，但在所得出的时均方程中又包含了脉动 —