袁 培 许旺龙 吕彦力 付云飞 郑州轻工业学院能源与动力工程学院

结构参数对三维拉伐尔喷管流场分布影响的数值模拟

袁 培 许旺龙 吕彦力 付云飞 郑州轻工业学院能源与动力工程学院

采用流体动力学软件ANSYS CFX，对不同结构参数的三维拉伐尔喷管的流体流场分布影响进行数值模拟分析，得到喷管内天然气流场的分布曲线。分析结构参数对拉伐尔喷管内流体流场分布的影响，并对不同的喷管结构参数进行均匀设计，选出最优结构参数。研究结果表明：喷管结构参数变化对喷管流场有不同程度的影响，入口直径对流体的流场分布影响较小，喉部直径和出口直径对喷管内流场分布的影响很大。通过均匀设计试验可知，在一定的结构参数范围内，拉伐尔喷管的最优结构参数是入口直径Di=70 mm，喉部直径Dt=6 mm，出口直径Do=20 mm。

拉伐尔喷管；结构参数；数值模拟；均匀设计

引言

天然气在开采、集输和加工过程中，天然气中的水蒸气易凝结为液态水，当天然气中的酸性气体硫化氢和二氧化碳等溶于液态水中时，形成酸性溶液，会腐蚀和堵塞天然气管线中阀门及仪表等装置。利用喷管的超音速分离技术对天然气脱水是防止酸性溶液和天然气水合物形成的有效措施[1-2]。

宋婧[3]对喷管的超音速分离技术进行了详细分析和研究，通过数值模拟，得出了超音速喷管内部流动参数和凝结参数的变化规律，以及超音速喷管几何结构参数变化对超音速分离效果的影响规律。……