樊玉光，宋光辉，袁淑霞，刘家豪，雷 瑶

（西安石油大学 机械工程学院，陕西 西安 710065）

在液化天然气（LNG）生产过程中，存在LNG 液滴在气相作用下的两相流动问题。在不同冷却级间需进行气液分离，而液滴的大小影响分离效率。液滴直径越大，惯性力越大，越易分离。当液滴破碎时，直径变小，惯性力变小，不易分离。因此LNG 液滴的变形破碎将会对气液分离器的分离效率产生重要影响。许多学者通过数值模拟法研究液滴的变形破碎过程，其中用于处理相界面的有格子玻尔兹曼（LBM）法［1-2］、水平集（Level Set）法［3-4］和流体体积（VOF）法［5-10］等。LBM法相比VOF 法不够成熟，且会受到壁面边界处理问题的限制，涉及到相变流动时，VOF 法捕捉界面的动态行为较准确［11］。Level Set 法质量守恒性较差，VOF 法质量守恒性较好，在追踪LNG 液滴相界面的变形破碎等问题上具有良好的优越性。张文英等［6］采用VOF 法对不同We下的水滴进行了模拟，分析典型的袋状破碎形态。Kékesi 等［7-8］采用VOF 法研究了初始球形液滴在稳态流动和剪切流动下的变形和剪切破碎状态。Minakov 等［9］研究了We范围为7 ～212 的水煤浆液滴的二次破碎过程。梁伟等［12］研究了常温常压下We范围为0.5～200的海水液滴碰撞过程。廖达雄等［13］的研究表明高速气流下，气流速度决定氮液滴发生碰撞时的破碎形态。LNG 生产过程中，关于LNG 液滴变形破碎的研究较少，且LNG 液滴的物性与水滴、油滴各有不同，如LNG 液滴的密度和表面张力均小于水滴的密度和表面张力，相界面的变化及破碎形态可能会有所不同。

本工作研究了LNG 生产过程中液滴在气流作用下变形破碎的过程及影响其形态的因素。……