FLUENT软件在油气储运工程领域的应用

1、FLUENT 软件在油气储运工程领域的应用摘要：FLUENT软件是模拟和分析复杂几何区域流体流动和传热现象的专用软件， 在油气储运中有着广泛的应用。关键词： Fluent 软件；油气储运工程；仿真技术；教学实践前言石油、天然气储藏、运输工程是石油与天然气生产、加工、分配、销售的连 接环节，主要包括气田集水、长途管道、储藏、装卸以及城市配送体系等。近年 来，石油天然气仓储运输工程有了快速发展，中国已经启动国家石油天然气储备 计划，加快了中国石油天然气仓储运输管网的建设。随着油气储藏运输行业的迅 速发展，单纯理论和试验研究已不能满足发展的需要，必须采取相应模型研究油 气储藏运输工程各个环节可能出现

2、的问题，有针对性地采取措施避免发生安全事 故，减少资源浪费。根据现代石油工业高性能，低价格，可操作的要求，运用 FLUENT软件模拟流体问题，可以有针对性地采取措施优化结构，推动石油，天然 气贮藏，运输行业的发展。计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）通过计算机模拟实验， 获得在特定条件下的流体相关信息，并通过电脑完成“计算实验”，为工程师提供 模拟实际工作情况的平台。FLUENT是一套通用的cfd软件系统，用于模拟复杂外 形的流体流动和热传导，能够实现各种复杂物理条件的下游真实和全区模仿。由 于其成本低，周期短，计算精度高，符合实际又高的特点，在实验

3、研究和商业应 用中发挥着重要的指导作用，因而应用得越来越广泛。概述它是近现代流体力学的重要分科，FLUENT软件的设计基于CFD软件群”的思 想，针对各种不同的流动特点，采用了最好的数字解法，并准确无懈可点。模拟 流，通热，化学反应等物理现象。FLUENT软件主要用于模拟分析复杂几何区域内 流体流动和热传播现象，在涉及流体，传热，化学反应等工业中都可以使用。用 户可以自由选择非结构化或结构化的网格来区分复杂的集合区，并利用 FLUENT 软件提供的网格的自身适应特性，根据计算结果来优化网格。从用户的需要出发， FLUENT软件很容易使用，针对各种复杂的类动物现状，采用不同的方法。离散形 式和数

4、据方法是在特定领域将计算速度、稳定性、精确度等变成最佳组合，有效 解决石油、煤气储运工程领域复杂的移动计算问题。FLUENT软件同传统的CFD计算方法相比，具有以下优点：稳定性好。通过大量实例验证，FLUENT软件的仿真结果与实验结果高度一致。B）计算精度高，具有二阶计算精度。C）广泛应用。FLUENT软件提供了三种数值算法：非耦合隐式算法、耦合显 式算法和耦合隐式算法。包含先进的物理模型湍流，多相流，传热，燃烧，化学 反应和几乎所有的流体相关领域。D）高效省时。FLUENT软件结合不同领域的计算软件，采用统一的预处理和 后处理工具，节省时间。E）先进的动态/变形网格技术。用户只需对初始网格和

5、移动墙体的边界条件 进行折叠，其余网格变化由求解器自动生成。它可以应用于非结构网格、大变形 问题以及由运动规律未知的物体完全流动所产生的力决定的问题。F）强大的网格支持能力。FLUENT软件支持界面不连续网格、混合网格、动 态/变形网格和滑动网格。FLUENT软件还具有多种基于太阳能的网格自适应、动 态自适应和与动态网格相结合的动态网格自适应技术。应用现状旋风分离器内部流场数值模拟使用 FLUENT 软件的热潮，从里面的类场内模仿数据的时候不同，暖气流模 型，按照不同的运算方式，内部结构（进口时间，进费结构，进费结构）为应对 圆筒状结构等）的数值模拟结果，提供了高度化理论根据，即，一报最适当的

6、内 部流长，一报内部的追加的结构。管道停输温降数值模拟 管道运行过程中难免要停顿。掌握温度下降规则对确定安全停止时间和重新 启动方案、停止和检修计划具有指导意义。这种散热问题可以采用数值解法股。 有限元法和有限体积法）控制格子的区分来计算，可以提高比较精度。天然气管道泄漏扩散数值模拟在管道运行过程中，天然气会受到内外因素的干扰，最终导致管道破裂泄漏。 天然气泄漏不仅造成能源浪费，而且形成有毒易爆危险区。当遇到火源或达到一 定浓度时，就会发生燃烧或爆炸，造成经济损失。研究天然气泄漏在管道运输中 的扩散规律，可以快速预测天然气泄漏的扩散和危险范围，避免不必要的能源浪 费和经济损失。天然气管道泄漏扩

7、散数值模拟 天然气在管道运行过程中，受内外因素的干扰，最后导致管道破裂泄漏。煤 气泄漏不仅造成能源浪费，还会造成中毒、燃烧、爆炸危险区域，遇到花园或达 到一定浓度时，会导致燃烧或爆炸，造成经济损失。研究管理出口天然气泄漏扩 散规律，可以迅速预测出泄漏后的扩散及风险范围，避免不必要的能源浪费和经 济损失。3.5LNG 技术方面数值模拟LNG 是清洁高效的能源，越来越受到各国的青睐。为了推动这一领域的发展， 许多研究者以数学模型为载体，利用长笛软件，研究 LNG 漏水，层数，滚动和蒸 发等问题，取得了一定的成果。3.6 油罐问题的数值模拟 按照石油化工行业发展和原油战略储备的要求，石油罐头已成为常

8、用的石油 储备设施。但它是一种大型压力容器，易于发生爆炸事故，造成严重的环境污染， 其后果往往是灾难性的。许多研究人员利用长笛软件研究坦克漏水，坦克原油降 温及坦克爆炸行为，为坦克安全设计提供理论。存在的问题软件在石油，天然气储存，运输工程领域还存在缺陷。首先，FLUENT软件采 用有限体积法，在计算过程中，为了加快收集速度，可以采用胶着网格来降低计 算的精度。第二，利用 FLUENT 软件模拟数据，实际上是一种近似于理算的计算 方法，它的计算结果和实际结果有一定的偏差，不能提供任何形式的解析标识， 只能得到有限的理算点的数值解。另外，长笛软件还包括方程式、K-ha、RSM、 LES 等各种暖

9、流模型。但是这种模型的使用是有一定条件的，不是通用的。例如 标准的 K -ha 模型完全适合急流的流动过程， RNG K -ha 模型主要针对高联想的流 动问题，对低联想的水问题应作相应的安装 RSM 模型也属于高单质蛋类计算模型 在固体墙面附近，由于分子黏性作用而引起的蛋流脉动受阻，因此卵巢模型不再 适用。发展趋势石油，天然气储存，运输工程领域的应用，已经逐步展开。数据模拟与实验 研究相比，成本低，计算速度快，方便，能获得完整的数据，没有实验仪器的干 扰。能够提供各种状态的实验数据，部分替代恶劣工作状况和复杂边界条件下的 一般实验和工业实验，具有一定的应用潜力。所以，FLUENT软件有很大的发展前 景。a）油气储运工程领域是多个学科的综合性，这一领域的模拟工作涉及各个方 面的工作，研究者不仅要有扎实的数学基础和计算机应用知识，还要对流体力学 理论有深刻的认识。b）综合运用数字模拟结果和实验研究结果，用数字模拟实验研究指导实验研 究方向，用实验研究验证数字模拟实验，为实际操作提供更有力的设计依据。C）充分利用FLUENT软件的定义函数（UDF）功能，二次开发应用FLUENT软 件，不仅为FLUENT软件提供了更有效的使用方法，也为FLUE