Journal of Applied Mechanical Engineering

Abstrait

Étude numérique des caractéristiques hydrodynamiques de l'écoulement gaz-liquide en forme de bouchon dans les conduites verticales

Massoud EZ, Xiao Q, Teamah MA et Saqr KM

Les écoulements multiphasiques se produisent dans de nombreuses applications, notamment dans les industries nucléaires, chimiques et pétrolières. L'un des régimes d'écoulement les plus importants rencontrés dans les écoulements multiphasiques est l'écoulement en bouchons, souvent rencontré dans les systèmes de production de pétrole et de gaz. Les problèmes d'écoulement en bouchons peuvent provoquer l'inondation des installations de traitement en aval, une corrosion sévère des conduites et l'instabilité structurelle des pipelines, ainsi que des oscillations de l'écoulement du réservoir et une mauvaise gestion du réservoir. Dans la présente étude, la simulation de la dynamique des fluides computationnelle est utilisée pour étudier l'écoulement en bouchons biphasique dans un tuyau vertical en utilisant la méthodologie du volume de fluide (VOF) mise en œuvre dans le code commercial ANSYS Fluent. Les forces visqueuses, inertielles et interfaciales ont un effet significatif sur les caractéristiques hydrodynamiques de l'écoulement en bouchons biphasique. Ces forces peuvent être étudiées en introduisant un ensemble de nombres sans dimension, à savoir le nombre de viscosité inverse, Nf, le nombre d'Eotvos, Eo, et le nombre de Froude, FrTB. La simulation tient compte des caractéristiques hydrodynamiques de l'écoulement en bouchons biphasique, notamment : la forme de la bulle de Taylor, le profil de la bulle, la vitesse et l'épaisseur du film tombant, le modèle d'écoulement du sillage et la distribution des contraintes de cisaillement des parois. Les résultats de la simulation CFD concordent bien avec les données expérimentales et les modèles antérieurs disponibles dans la littérature.