垂直管内水合物浆液流动特性的CFDPBM数值模拟

高。结果表明，PBM 模型模拟的浆液流态分布较为均匀，气泡的大小在流动过程中主要从小气泡到大气泡；气泡的
初始速度对管道水利提升速度影响较大；在浆液湍动能为 0.5 m2/s3、气含率为 0.3 时，气泡会出现二次聚并破碎。通
过 CFD-PBM 计算得到水合物浆液体系中气泡大小分布能够较好的预测水合物颗粒分解出气相后的浆液流动
Abstract: In the process of solid ⁃state mining of deep ⁃sea natural gas hydrates, when the balance of temperature and pressure is broken, the hydrate slurry in the production pipeline changes from liquid ⁃solid (hydrate, seawater) two ⁃phase to gas⁃liquid ⁃solid (natural gas, hydrate,seawater). The three⁃phase flow of particles and seawater is the main research object in gas⁃liquid⁃solid three⁃ phase flow. The Fluent simulation of the hydrate slurry flow in the vertical production pipe is performed using the CFD ⁃ PBM model, and the model is verified. The simulation results are in good agreement with the experimental values. The results show that the distribution of flow patterns simulated by PBM model is relatively uniform, and the size of bubbles in the flow process is mainly from small to large，the initial velocity of bubbles has a great influence on the hydraulic lifting speed of the pipeline，the turbulent kinetic energy in the slurry is 0.5 m2 / s3. When the content is 0.3, bubbles will appear to be secondarily broken and broken. The bubble size distribution in the hydrate slurry system can be predicted by CFD ⁃ PBM to better predict the flow characteristics of the hydrate slurry after it is decomposed by natural gas. Keywords: Natural gas hydrate；Vertical tube；Population balance model；Multiphase flow；Bubble aggregation and crushing
Hou Pengpeng，Wang Chunhua，Pan Zhen，Shang Liyan，Wei Xuelei，Liu Zhiming
（College of Petroleum Engineering，Liaoning Shihua University，Fushun Liaoning 113001，China）
在 中 国 天 然 气 水 合 物 市 场 深 度 分 析 及“ 十 三 五 ”发 展 战 略 报 告 中 重 点 指 出 ，要 加 快 天 然 气 水 合 物 试 开 采 进 度 ，推 动 产 业 化 进 展 。 目 前 ，国 际 上 对 天 然 气 水 合 物 的 勘 探 研 究 一 直 处 于 探 索 阶 段 ，近 期 我 国 已 在 南 海“ 神 狐 海 域 ”试 开 采 成 功 ，但 现 在 对 于 天然气水合物开发基础和技术方法的研究仍需进
垂直管内水合物浆液流动特性的 CFD⁃PBM 数值 模拟
侯朋朋，王春华，潘 振，商丽艳，韦雪蕾，刘志明
（辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001）
摘 要 ： 深 海 天 然 气 水 合 物 在 固 态 开 采 过 程 中 ，当 温 度 、压 力 平 衡 被 打 破 时 ，开 采 管 路 中 的 水 合 物 浆 液 由 液
固（水 合 物 颗 粒 、海 水）两 相 变 为 气 液 固（天 然 气 、水 合 物 颗 粒 、海 水）三 相 的 流 动 。 以 水 合 物 浆 液 的 气 相 为 主 要 研 究
对 象 ，采 用 CFD-PBM 模 型 对 气 泡 行 为 变 化 进 行 Fluent 模 拟 ，并 对 该 模 型 进 行 了 验 证 ，模 拟 结 果 与 实 验 值 吻 合 度 较
第 32 卷 第 1 期 2019 年 2 月
石油化工高等学校学报 JOURNAL OF PETROCHEMICAL UNIVERSITIES
Vol.32 No.1 Feb. 2019
文 章 编 号 ：1 006⁃396X（2 0 1 9）0 1⁃0 0 6 0⁃0 7
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特性。
关键词： 天然气水合物； 垂直管； 群体平衡模型； 多相流； 气泡聚并与破碎
中图分类号： TE8 文献标志码：A
doi：10.3969/j.issn.1006⁃396X.2019.01.011
Numerical Simulation of Hydrate Slurry Flow Characteristics in Vertical Tubes by CFD⁃PBM