60°T形弯头内二次流特征

王周; 杜金柯; 刘宏宇; 职海杰; 杨矞琦; 李世颖; 徐正超; 张海鹏; 郭继香

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60°T形弯头内二次流特征

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石油化工中普遍存在的T形弯头结构是诱发管路振动的重要因素,明晰弯头内流场特性,对于压力管道的长期稳定运行具有重要意义。设计并组装了模拟工业运行管路,观察段使用有机玻璃制作的60°T形弯头,采用三维粒子影像测速系统(particle image velocimetry,PIV)和压力传感器测量管路中流体的二次流特征。通过流线图和速度矢量图,对比分析不同流速下管道内涡流的分布和运移规律。结果表明,60°T形弯头中存在一对大小不等的周期性交替摆动的涡,在一个周期内出现、增加、减少和消失,具有卡曼涡街和迪恩涡旋的部分特征。这两个涡交替变化的频率随流速增加呈指数型增大,管内流体压力脉动的幅值也随流速增加而升高,但管道正面的涡流规律基本不变。采用重整化群(renormalization group,RNG)形式κ-ε湍流模型结合二次上游插值(QUICK)方法、压力-速度耦合方程(SIMPLE)模拟管道侧面二次流变化规律,模拟结果与实验数据吻合度较高。研究结果为明晰T形弯头内涡流诱发管道振动规律及预防措施优化提供了理论依据。

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来源
《科学技术与工程》 |2023年第23期|9785-9793|共9页
作者
王周; 杜金柯; 刘宏宇; 职海杰; 杨矞琦; 李世颖; 徐正超; 张海鹏; 郭继香;
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作者单位

中石化西北油田分公司采油四厂;

中国石油大学(北京)克拉玛依校区;

中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类实验技术与测量;
关键词
压力管道; T形弯头; PIV; 二次流; 迪恩涡;

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