応用機械工学ジャーナル

概要

垂直管内ガス-液体スラグ流の流体力学的特性に関する数値的研究

Massoud EZ、Xiao Q、TeahMA、Saqr KM

多相流は、原子力、化学、石油産業など、幅広い分野で発生します。多相流で発生する最も重要な流動様式の 1 つは、石油およびガス生産システムでよく発生するスラグ流です。スラグの問題により、下流の処理施設が浸水したり、パイプがひどく腐食したり、パイプラインの構造が不安定になったりするほか、貯留層の流れが振動したり、貯留層管理が不十分になったりする可能性があります。本研究では、商用コード ANSYS Fluent に実装されている流体体積 (VOF) 手法を使用して、数値流体力学シミュレーションを行い、垂直パイプ内の 2 相スラグ流を調査します。粘性力、慣性力、界面力は、2 相スラグ流の流体力学的特性に大きな影響を与えます。これらの力は、逆粘性数 Nf、エトヴェシュ数 Eo、フルード数 FrTB などの無次元数セットを導入することで調査できます。シミュレーションでは、次の 2 相スラグ流の流体力学的特徴を考慮します。テイラー気泡の形状、気泡プロファイル、落下液膜の速度と厚さ、後流パターン、壁面せん断応力分布。CFD シミュレーションの結果は、これまでの実験データや文献で入手可能なモデルとよく一致しています。