فایل ورد کامل شبیه سازی CFD و مدل سازی دو بعدی فرسایش ذرات جامد در جریان حلقوی

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

این مقاله، ترجمه شده یک مقاله مرجع و معتبر انگلیسی می باشد که به صورت بسیار عالی توسط متخصصین این رشته ترجمه شده است و به صورت فایل ورد (microsoft word) ارائه می گردد

متن داخلی مقاله بسیار عالی، پر محتوا و قابل درک می باشد و شما از استفاده ی آن بسیار لذت خواهید برد. ما عالی بودن این مقاله را تضمین می کنیم

فایل ورد این مقاله بسیار خوب تایپ شده و قابل کپی و ویرایش می باشد و تنظیمات آن نیز به صورت عالی انجام شده است؛ به همراه فایل ورد این مقاله یک فایل پاور پوینت نیز به شما ارئه خواهد شد که دارای یک قالب بسیار زیبا و تنظیمات نمایشی متعدد می باشد

توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل شبیه سازی CFD و مدل سازی دو بعدی فرسایش ذرات جامد در جریان حلقوی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

تعداد صفحات این فایل: ۰ صفحه

۱- مقدمه
پیش بینی فرسایش ذرات جامد در جریان چند فازی سخت است زیرا عوامل بسیاری دخیل هستند. امروزه هر دو رویکرد عددی و ازمایشی را می توان برای بررسی پدیده فرسایش جریان چند فازی استفاده کرد. چندین مطالعه ازمایشی در مرکز تحقیقات خوردگی و فرسایش تولسا برای اندازه گیری فرسایش در جریان چند فازی انجام شد (دوسیلا ۲۰۰۸، ویریا ۲۰۱۵، پارسی ۲۰۱۵). با این حال، سوالات بدون پاسخ زیادی وجود دارد و به خصوص مدل سازی فرسایش جریان چند فازی به طور گسترده ای مطالعه نشده است. این برای جریان حلقوی در تولید نفت و گاز صادق است.
دوزیلا(۲۰۰۸) از طریق ازمایش پی برد که برای جریان حلقوی، سرعت فرسایش زمانی کاهش می یابد که سرعت جریان کانادا به بالاتر از مقدار بحرانی افزایش می یابد. فان(۲۰۱۰) نیز رفتار مشابه را برای قطر لوله بزرگ مشاهده کرده است. ویریا(۲۰۱۵) به مطالعه اثر جهت زانویی بر روی فرسایش در جریان حلقوی پرداخته است. او به این نتیجه رسید که فرسایش در زانویی افقی عمودی بیش از زانویی افقی- افقی است. او مدل یک بعدی را با افزایش سرعت مسیر ذرات اولیه بهبود بخشید. یک عامل از طریق داده های ازمایشی جریان بدست امد.
دینامیک سیالات محاسباتی روشی دیگر برای بررسی فرسایش در جریان چند فازی است. با این حال کاربرد این روش مطالعه در فرسایش جریان حلقوی یک زمینه جدید است. مدل فرسایش مبتنی بر CFD را می توان به سه بخش تقسیم کرد: مدل سازی جریان، مسیر یابی ذرات و محاسبه فرسایش. پارسی(۲۰۱۵) به بررسی پیش بینی فرسایش CFD برای جریان های مختلف پرداخت. یک رویکرد اویلری با VOF چند ساله استفاده شده و مسیر یابی ذرات جریان چند فازی با استفاده از سرعت ترکیب محلی بدست امد. شبیه سازی CFD نشان داد که غلظت و تمرکز شن متناسب با میزان مایع است. هم چنین روند فرسایشی یک هم خوانی خوبی را در مقایسه با داده های ازمایشی نشان داد. در این مطالعه، CFD برای بررسی سرعت فرسایش در جریان حلقوی استفاده شد. و نتایج برای دست یابی به اطلاعات ضروری و بهبود مدل دو بعدی ساده برای پیش بینی سرعت فرسایش در جریان حلقوی استفاده شد.

۵- نتیجه گیری
یک مدل VOF چند سیاله به طور موفق در جریان حلقوی استفاده شد. مسیر یابی ذرات در میدان جریان می توان نتایج پیش بینی خوبی ارایه کند. هر دو مدل را می توان برای دست یابی به نتایج مطلوب استفاده کرد. دینامیک سیالات محاسباتی یک شیوه ای برای پیش بینی فرسایش جریان چند فازی است. این مطالعه نشان می دهد که چگونه این مدل فرسایشی پیشرفته به یک جریان سه اینچی برای محاسبه فرسایش تحت شرایط جریان حلقوی اعمال می شود و چگونه یک مدل دو بعدی پیشرفته برای محاسبه فرسایش در جریان حلقوی برای شکل های هندسی مختلف توسعه می یابد. نتایج پیش بینی شده CFD با داده های ازمایشی مقایسه شده و هم خوانی خوبی مشاهده می شود. راه حل جریان از CFC و داده های فرسایشی چمع اوری شده برای بهبود یک مدل دو بعدی برای کاربرد جریان حلقوی استفاده می شود. نشان داده شده است که CFD و مدل دو بعدی ترکیبی یک روش پیش بینی فرسایش برای جریان های حلقوی است
با در نظر گرفتن اثر هر دو گاز سطحی و سرعت مایع، یک مدل دو بعدی پیاده سازی شد. این مدل تجربی بر اساس داده های ازمایشی است. نتایج این مدل دو بعدی بهبود عملکرد را در مقایسه با مدل ترکیب نشان می دهد.
در نهایت اگرچه CFD تولید نتایح مطلوبی برای پیش بینی فرسایش می کند، نتایج مدل سازی جریان عملی نیست زیرا محدودیتی در مرکز گاز مشاهده نمی شود. از این روی اطلاعاتی را برای توسعه مدل جریان حلقوی دو بعدی وابسته به رژیم جریان ارایه می کند.

عنوان انگلیسی:CFD simulation and 2-D modeling of solid particle erosion in annular flow~~en~~

۱ INTRODUCTION

Predicting solid particle erosion in multiphase flow is difficult as so many factors are involved in the problem. Currently, both experimental and numerical approaches can be applied to investigate the phenomenon of multiphase flow erosion. Several experimental studies were conducted at the University of Tulsa Ersoion/Corrosion Resesrch Center (E/CRC) to measure erosion in multiphase flow (Dosila, 2008; Vieira, 2015; Parsi; 2015; Fan, 2010). However, there are still many questions unanswered and especially modelling of multiphase flow erosion has not been extensively studied. This is especially the case for annular flow commonly found in oil and gas production. Dosila (2008) found through experimentation that for annular flow the erosion rate can decrease when liquid flow rate increases above a critical value.2 Fan (2010) also observed the same behavior even for large pipe diameters.3 Vieira (2015) studied the effect of elbow orientation on erosion in annular flow. He found that erosion in a vertical-horizontal elbow was significantly higher than that in a horizontal-horizontal elbow. He improved a 1-D simplified model by increasing the initial particle tracking velocity. The factor was obtained empirically through flow experimental data4 . Computational Fluid Dynamics (CFD) is another approach to investigate erosion in multiphase flow. But, the application of this approach to study annular flow erosion is relatively new and literature on this topic is extremely limited. A typical CFD-based  erosion model can be divided into three parts: flow modeling, particle tracking and erosion calculation. Parsi (2015) investigated CFD erosion prediction for slug/churn flows. An Eulerian-Eulerian approach with Multi-Fluid VOF (Volume of Fluid) model was employed and multiphase flow particle tracking was achieved by utilizing local mixture velocity.5 The CFD simulation demonstrated that sand concentration is proportional to local liquid hold-up. Also, the obtained erosion trend showed good agreement when compared with experimental data. In the present work, CFD is utilized to investigate erosion rates in annular flow and the results are used to obtain the necessary information and to improve a simplified 2-D model for predicting erosion rates in annular flow.

۵ CONCLUSIONS

An Eulerian-Eluerian with Multi-Fluid VOF model is successfully applied to model annular flow. Particle tracking in the resulting flow field offers good erosion prediction results. Compared to the VOF model, it is less time-consuming and can effectively resolve interfacial flow field. Both of the models can obtain comparable erosion results and show good agreement with experimental data. Investigation of annular flow by the Eulerian-Eulerian with Multi-Fluid VOF model reveals that the liquid film can effectively reduce erosion for elbows. However, for all annular flow conditions, the liquid film does not always exist continuously over the elbow. It is dependent on superficial gas and liquid velocities and other factors. Further stability analysis can be carried out to determine the criteria for a stabilized continuous liquid film over the elbow which will shed more light on annular flow erosion modeling. A 2-D mixture model is evaluated to predict erosion for annular flow conditions. Results show that the 2-D mixture model can significantly over predict erosion for some cases. For the 2-D mixture model, the effect of liquid film on erosion is not considered which may be one of the reasons causing large deviations from experimental data. Considering the effect of both superficial gas and liquid velocity, a 2-D ad-hoc model is implemented. It is an empirical model based on collected experimental data. Results from this 2-D ad hoc model show improvement compared with the mixture model but further refinement is desired for some cases. Finally, even though CFD produces good results for erosion prediction, the flow modeling results are still not physical as no entrainment is observed in the gas core which needs to be further investigated. But, it can provide liquid film distribution information over the elbow which can be utilized to develop a flow regime dependent 2-D annular flow model.

$$en!!