شبیه سازی جریان های دوفازی در لوله های لخته گیر (خطوط لوله) با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

در صنعت نفت و گاز، جریان های چندفازی در تجهیزات انتقال و تولید نفت و گاز بسیار کاربرد دارند. خطوط لوله افقی و شیبدار از جمله قسمت های مهم در تجهیزات انتقال نفت و گاز از دریا به ساحل هستند. در انتقال جریان های چندفازی مواردی مانند تشکیل لخته، افت فشار و تغییر فاز را باید در نظر داشت. وجود لخته های طولانی در خطوط لوله گاز کاهش بازده جریان را در پی دارد. از این-رو مجموعه ای از شبیه سازی ها برای محاسبه ی رژیم های جریان درون یک لوله افقی انجام شد و نتایج بصورت کیفی با نمودار بیکر مقایسه گردید. در این پروژه، به بررسی اثر شیب های جزئی منفی روی مکانیسم تشکیل لخته ها نیز پرداخته شد. جریان لخته ای در لوله های شیبدار و افقی یک رویداد رایج در کاربردهای مهندسی و عملیات صنعتی محسوب می شود. محاسبات جریان دوفازی هم جهت آب-هوا درون لوله های افقی و شیبدار در شرایط جریان لخته ای با داده های آزمایشگاهی هانرتی و همکارانش مقایسه شده و نتایج شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی تطابق خوبی داشتند. میزان خطا در تخمین مقدار ماندگی مایع 11% تعیین گردید. مطالعه جریان ها با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و مدل دوفازی حجم سیال (vof)، جهت پیشگویی نوع جریان در لوله ی افقی به قطر 8 سانتی متر و طول 7 متر انجام شد. برای تعیین پارامترهای مهم جریان لخته ای (مثل فرکانس لخته، سرعت انتقالی لخته، ماندگی مایع و افت فشار) شبیه سازی ها در لوله ایی به قطر 63/7 سانتی متر و طول 5 متر به صورت افقی و با شیب های 5/0- و 8/-0 درجه انجام شدند. تطابق نتایج مدل دینامیک سیالات محاسباتی و داده های آزمایشگاهی نشان داد که استفاده از مدل دوفازی حجم سیال (vof) برای مطالعه جریان های دوفازی بسیار سودمند است.