王 升，王 岳，刘丽艳

（辽宁石油化工大学石油天然气工程学院， 辽宁 抚顺 113001）

由于在成品长输管道的线路上会出现各种工况及各种复杂管道，使得无法建立和研究它的确切模型。而采用数值模拟计算以其投资少、见效快的优势在研究及模拟方面占据了越来越重要的地位。其中，顺序输送过程中的油品经过弯管是一种比较普遍的现象[1]。因为弯管在不同情况下其影响因素有很多，本文以90°弯管为例，利用CFD软件进行了模拟计算，分析了流速、粘度和弯径比在弯管中混油段的影响。

1 物理模型

1.1 物理模型及边界条件

采用 CFD软件建模并对弯管条件下混油进行数值模拟计算。对弯管上游和下游长度均为5 m，管径600 mm，弯径比为3的90°水平弯管进行建模（如图1所示）。管内区域采用结构化六面体网格进行单元划分，在贴近管壁出的边界层区将网格细化（如图2所示）。且本文列出的所有图形均是以模型左端为入口，模型上端为出口。

本文是以汽油先行柴油后行的输送过程为研究条件，采用多相流（VOF）进行模型计算[2]，入口边界设置为速度入口（velocity）,出口边界设置为自由出口（outflow）。为了使分析更加准确，先将入口处的柴油体积分数设置为 0，等前行的汽油运行一段时间直至前行油品在管道内充分运动后，再将后行的柴油的体积分数改为 1，从而实现了这种交替输送的过程。

图1 弯管顺序输送的三维几何模型Fig.1 The three-dimensional geometric model of batch pipelining transportation in an angle branch conditions

图2 管道入口处边界层放大示意图Fig.2 The enlarged view of entrance to the boundary layer pipes

1.2 数学模型

由于管道内截面流速分布不均匀，管道内紊流流动时混油量要比层流流动时小很多。……