LNG管道90°弯头压力场的数值模拟

在液化天然气(LNG)管道上安装大弯曲半径的弯头,有时会出现空间有限而无法安装的问题.针对该问题,对LNG管道内流场进行数值模拟,先用Gambit软件进行结构性网格划分,再利用Fluent软件进行模拟.边界条件设定为速度进口和压力出口,选用RNG k-ε湍流模型和SIMPLIE耦合求解方法.以规格为DN 50 mm和DN 100 mm的管道为研究对象.首先,研究流速对压力的影响,结果表明流速越大,弯头处的压力越小,从而充分说明控制流速的必要性.然后,在限定进口流速为3 m/s的前提下,对不同管径和不同弯曲半径的90°弯头处的流场进行模拟,与弯曲半径为3D的弯头相比(D为管道外直径),采用弯曲半径为1.5D弯头时,弯头处最小压力较低,但差异很小,两种规格弯头处最小压力的差值小于等于出口压力的0.28％.两种规格弯头处的最小压力均比饱和压力高0.04 MPa,不会气化.因此,安装空间不够时,LNG管道可以采用1.5D弯头;空间足够时,可以采用3D弯头.工程中所述的管道压力通常为管道轴线处的压力,对于某一管径和弯曲半径的90°弯头,不同流速时,轴线中心点和内弧中心点间压力差的比值近似等于流速比值的2次方.