摘要
在石油与天然气的采出与运输过程中，低含液气液两相流动广泛存在，这种特殊的气液两相流动常见于管道湿气集输与倾斜天然气井筒中。我国国土广袤，输油气管线大多分布在地形起伏较大的区域，由于运输量较大、运输距离长，为了节约成本、提高运输效率，管道也朝着大管径、高压力方向发展，这对气液两相流研究提出了新的要求。 本文采用计算流体力学方法，使用建模软件Spaceclaim建立了倾角为2°，内径为155.7mm,长度为5.57m的倾斜管道三维模型，使用ICEM对模型进行了网格划分，使用CFD软件ANSYSFluent进行稳态计算，分析了气、液相表观流速以及压力倾斜管低含液气液两相流压力梯度和持液率的影响，探索了工况范围内流型的转换。结果显示:本文工况范围内的气液两相流流动型态主要分布在分层流和环状流区域。选取了Beggs-Brill模型、Mukherjee-Brill模型和ARS模型进行模型的对比分析，对三种模型的适用范围、工况条件进行了讨论，结果显示:三种模型对压力梯度的预测均方根误差大部分数据点在±20％以内，Beggs-Brill关联式对管内压力梯度的预测计算精确度较优于Mukherjee-Brill关联式和ARS模型。ARS模型对持液率的预测计算误差在±10％以内。 本文建立了数值模型，在一个较为宽广的范围内对倾斜管低含液气液两相流流动特性进行了研究，探索了机理模型的适用性，为针对倾斜管低含液气液两相流的研究提供了数据参考，具有实际应用意义。
NETL