Визначення механізму багатофазної течії в горизонтальному трубопроводі з використанням обчислювальної гідродинаміки

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254214

Ключові слова:

іракська сира нафта, ОГД, МКЕ, напруга зсуву на стінці, перепад тиску

Анотація

У даній роботі проведено обчислювальний аналіз з використанням обчислювальної гідродинаміки (ОГД). Розрахунки були виконані для дослідження реологічних характеристик багатофазної течії в горизонтальних трубопроводах. Для вивчення напруги зсуву у вертикальній трубі була розроблена нова тривимірна чисельна модель водонафтової дисперсії. Для дослідження функції напруги зсуву на стінці і тиску крапель води використовувалося програмне забезпечення ОГД. За допомогою числа Рейнольдса та рівняння Нав'є-Стокса з коефіцієнтом турбулентності k для економії енергії, був описаний діапазон течії для безперервного процесу. Змодельовані результати недавнього дослідження експериментальної методології. У даному дослідженні діаметр труби становить 40 мм, довжина – 3,5 м, моделювання та аналіз виконані за допомогою програмного забезпечення Ansys. Таким чином, геометрія була імпортована і змодельована за допомогою інструменту ОГД. Сітчаста модель була протестована та відповідно сходилася. Первинні дані моделювання були успішно підтверджені експериментальними результатами. Вважалося, що ширина нафтових крапель залежить від числа Рейнольдса течії, що було підтверджено у цьому тематичному дослідженні. Діаметр крапель Dd склав 6 мм за умови руху суміші зі швидкістю 1,9 м/с. Встановлено, що найбільше значення напруги зсуву спостерігається у верхній частині труби, де частка нафти (відсічення) склала 0,3, за результатами моделювання для різних швидкостей (1,6, 2,5, 2,9 м/с) та значень частки нафти (відсічення). Результатами моделювання багатофазної течії сирої нафти для горизонтальної труби є напруги зсуву на стінці з різними швидкостями для сирої нафти у двофазній течії. А також перепад тиску за різних швидкостей для одних і тих самих рідин

Біографії авторів

Ashham Mohammed Aned, Middle Technical University

Lecturer

Department of Mechanical Technical/Production

Al kut Technical Institution

Saddam Hussein Raheemah, Middle Technical University

Senior Lecturer

Department of Mechanical Technical/Production

Al kut Technical Institution

Kareem Idan Fadheel, Middle Technical University

Senior Lecturer

Department of Mechanical Technical/Production

Al kut Technical Institution

Посилання

  1. Burlutskiy, E., Turangan, C. K. (2015). A computational fluid dynamics study on oil-in-water dispersion in vertical pipe flows. Chemical Engineering Research and Design, 93, 48–54. doi: https://doi.org/10.1016/j.cherd.2014.05.020
  2. Hu, B., Angeli, P. (2008). Phase Inversion and Associated Phenomena in Oil-Water Vertical Pipeline Flow. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 84 (1), 94–107. doi: https://doi.org/10.1002/cjce.5450840113
  3. Saleh, Z. S., Sheikholeslami, R., Watkinson, A. P. (2005). Fouling Characteristics of a Light Australian Crude Oil. Heat Transfer Engineering, 26 (1), 15–22. doi: https://doi.org/10.1080/01457630590890049
  4. Abdul Jalil, N. A.., Kadhim Sharaf, H.., Salman, S. (2017). A Simulation on the Effect of Ultrasonic Vibration on Ultrasonic Assisted Soldering of Cu/SAC305/Cu Joint. Journal of Advanced Research in Applied Mechanics, 36 (1), 1–9. Available at: https://akademiabaru.com/submit/index.php/aram/article/view/1792
  5. Hu, H., Cheng, Y. F. (2016). Modeling by computational fluid dynamics simulation of pipeline corrosion in CO2-containing oil-water two phase flow. Journal of Petroleum Science and Engineering, 146, 134–141. doi: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2016.04.030
  6. Wu, W.-T., Aubry, N., Antaki, J. F., Massoudi, M. (2017). Normal stress effects in the gravity driven flow of granular materials. International Journal of Non-Linear Mechanics, 92, 84–91. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijnonlinmec.2017.03.016
  7. Schümann, H., Fossen, M. (2018). Oil-water dispersion formation, development and stability studied in a wheel-shaped flow loop. Journal of Petroleum Science and Engineering, 162, 567–576. doi: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2017.10.066
  8. Yang, Z., Velthuis, J., Veltin, J., Twerda, A. (2013). Cold restart of viscous multiphase flowline by hot water flushing. 16th International Conference on Multiphase Production Technology. Cannes.
  9. Höhne, T., Porombka, P. (2018). Modelling horizontal two-phase flows using generalized models. Annals of Nuclear Energy, 111, 311–316. doi: https://doi.org/10.1016/j.anucene.2017.09.018
  10. Parekh, J., Rzehak, R. (2018). Euler–Euler multiphase CFD-simulation with full Reynolds stress model and anisotropic bubble-induced turbulence. International Journal of Multiphase Flow, 99, 231–245. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2017.10.012
  11. Elahe, D., Alireza, H. (2018). A Review on Separation Techniques of Graphene Oxide (GO)/Base on Hybrid Polymer Membranes for Eradication of Dyes and Oil Compounds: Recent Progress in Graphene Oxide (GO)/Base on Polymer Membranes-Related Nanotechnologies. Clinical Medical Reviews and Case Reports, 5 (8). doi: https://doi.org/10.23937/2378-3656/1410228
  12. Liu, J., Cheng, L., Huang, S. (2013). Numerical simulation study of gas-cap reservoir barrier water injection fluid interface migration laws. Metalurgia International, 18 (10), 23–27.‏ Available at: https://bib.irb.hr/datoteka/644822.644822.MI2013NO10_MOSUROVIC_SOLESA_RAJSMAN.pdf
  13. Sellman, E., Sams, G., Mandewalkar, S. P. (2013). Improved Dehydration and Desalting of Mature Crude Oil Fields. All Days. doi: https://doi.org/10.2118/164289-ms
  14. Duan, S. (2009). Progressive water-oil transition zone due to transverse mixing near wells.‏ Louisiana State University. Available at: https://digitalcommons.lsu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=4763&context=gradschool_dissertations
  15. Zhang, D., Tan, J., Yang, D., Mu, S., Peng, Q. (2019). The Residual Potential of Bottom Water Reservoir Based upon Genetic Algorithm for the Relative Permeability Inversion. Journal of Geoscience and Environment Protection, 07 (04), 192–201. doi: https://doi.org/10.4236/gep.2019.74012
  16. Bayat, M., Aminian, J., Bazmi, M., Shahhosseini, S., Sharifi, K. (2012). CFD modeling of fouling in crude oil pre-heaters. Energy Conversion and Management, 64, 344–350. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2012.05.003
  17. Tkalich, P. (2006). A CFD solution of oil spill problems. Environmental Modelling & Software, 21 (2), 271–282. doi: https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2004.04.024 ‏
  18. Lin, Z., Sun, X., Yu, T., Zhang, Y., Li, Y., Zhu, Z. (2020). Gas–solid two-phase flow and erosion calculation of gate valve based on the CFD-DEM model. Powder Technology, 366, 395–407. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2020.02.050
  19. Sharma, S. L., Ishii, M., Hibiki, T., Schlegel, J. P., Liu, Y., Buchanan, J. R. (2019). Beyond bubbly two-phase flow investigation using a CFD three-field two-fluid model. International Journal of Multiphase Flow, 113, 1–15. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2018.12.010
  20. Sergeev, V., Vatin, N., Kotov, E., Nemova, D., Khorobrov, S. (2020). Slug Regime Transitions in a Two-Phase Flow in Horizontal Round Pipe. CFD Simulations. Applied Sciences, 10 (23), 8739. doi: https://doi.org/10.3390/app10238739
  21. Dempster, W., Alshaikh, M. (2018). CFD Prediction of Safety Valve Disc Forces Under Two Phase Flow Conditions. Volume 3A: Design and Analysis. doi: https://doi.org/10.1115/pvp2018-84745
  22. Burlutskii, E. (2018). CFD study of oil-in-water two-phase flow in horizontal and vertical pipes. Journal of Petroleum Science and Engineering, 162, 524–531. doi: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2017.10.035
  23. Sarkar, S., Singh, K. K., Shenoy, K. T. (2019). Two-phase CFD modeling of pulsed disc and doughnut column: Prediction of dispersed phase holdup. Separation and Purification Technology, 209, 608–622. doi: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.07.020
  24. Swery, E. E., Meier, R., Lomov, S. V., Drechsler, K., Kelly, P. (2015). Predicting permeability based on flow simulations and textile modelling techniques: Comparison with experimental values and verification of FlowTex solver using Ansys CFX. Journal of Composite Materials, 50 (5), 601–615. doi: https://doi.org/10.1177/0021998315579927
  25. Nosrati, K., Tahershamsi, A., Seyed Taheri, S. H. (2017). Numerical Analysis of Energy Loss Coefficient in Pipe Contraction Using ANSYS CFX Software. Civil Engineering Journal, 3 (4), 288–300. doi: https://doi.org/10.28991/cej-2017-00000091
  26. Santana, H. S., da Silva, A. G. P., Lopes, M. G. M., Rodrigues, A. C., Taranto, O. P., Lameu Silva, J. (2020). Computational methodology for the development of microdevices and microreactors with ANSYS CFX. MethodsX, 7, 100765. doi: https://doi.org/10.1016/j.mex.2019.12.006
  27. Sharma, D., Mistry, A., Mistry, H., Chaudhuri, P., Murugan, P. V., Patnaik, S. et. al. (2020). Thermal performance analysis and experimental validation of primary chamber of plasma pyrolysis system during preheating stage using CFD analysis in ANSYS CFX. Thermal Science and Engineering Progress, 18, 100525. doi: https://doi.org/10.1016/j.tsep.2020.100525

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-04-28

Як цитувати

Aned, A. M., Raheemah, S. H., & Fadheel, K. I. (2022). Визначення механізму багатофазної течії в горизонтальному трубопроводі з використанням обчислювальної гідродинаміки . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(7 (116), 44–50. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254214

Номер

Том 2 № 7 (116) (2022): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Ashham Mohammed Aned, Saddam Hussein Raheemah, Kareem Idan Fadheel

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.