壁面潤濕性對原油攜水流動特性的影響分析

摘要：采用原油攜水流動的方式將管道內(nèi)部積水?dāng)y出可以有效解決管道內(nèi)部的積水引發(fā)管道腐蝕穿孔的問題。基于原油攜水流動的動力學(xué)過程和界面形態(tài),建立了原油攜水流動模型,采用基于VOF模型的InterFoam求解器求解油水界面的動力學(xué)方程,對比驗(yàn)證了相同條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果,分析了原油流速和壁面潤濕性對原油攜水能力的影響趨勢。研究結(jié)果表明,使用OpenFOAM對原油攜水流動進(jìn)行模擬分析的方法切實(shí)可行,模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比具有較好的吻合性。隨著原油流速的增加,原油的攜水能力增加,管道內(nèi)的積水更易被原油攜帶出管道底部,而原油臨界流速的大小取決于管道壁面的潤濕性;隨著管道壁面的潤濕程度的降低,積水有聚集為水團(tuán)的趨勢,并且原油的攜水能力增加;當(dāng)原油流速大于臨界流速時(shí),原油的攜水能力取決于壁面的潤濕程度(即接觸角θ的大小),當(dāng)接觸角θ=30°時(shí),水以連續(xù)波狀薄膜的形式存在;當(dāng)接觸角θ=60°時(shí),薄膜破裂形成分散的水團(tuán),這些水團(tuán)零散地分布于傾斜管壁上,并在剪切力的作用下不斷向上移動;當(dāng)接觸角θ≥90°時(shí),積水逐漸在傾斜管段上聚集為一團(tuán)。