مدلسازی و شبیه سازی جریان دوفازی گاز و مایع در خطوط لوله در حالت ناپایدار
چکیده
استفاده از خطوط لوله جریان دوفازی یک روش معمول در صنعت نفت امروزه است . جریان توام نفت و گاز که بطور همزمان در خطوط لوله در جریان هستند، تحت شرایط خاصی در حالت ناپایدار قرار می گیرد. تجزیه و تحلیل چنین جریان دوفازی ناپایداری باری تعیین پارامتریهای مهم جریان دوفازی مانند افت فشار، میزان مایع تجمع یافته و نرخ حجمی جریان فازها بمنظور تعیین اندازه و حجم جداکننده در انتهای خط لوله و تعیین عملیاتی مطمئن در طراحی خط لوله بسیار با اهمیت است . برای تحلیل جریان دوفازی ناپایدار لازم است خصوصیات فیزیکی و شرایط عملیاتی جریان پایداری که احیانا قبل از شروع پدیده ناپایداری در سیستم حکمفرما بوده است ، را داشته باشیم. خوشبختانه جریان دوفازی در حالت پایدار به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته و در حال حاضر مقالات زیادی در این زمینه در مجلات معتبر علمی دنیا موجود است . مدلسازی جریان دوفازی ناپایدار با نوشتن معادلات اساسی پایستگی جرم، اندازه حرکت و انرژی برای هر دو فاز گاز و مایع شروع می شود. در فرمولاسیون مدل با چند معادله دیفرانسیل جزئی مواجه می شویم که حل همزمان آنها در حال حاضر به هیچ وجه ممکن نیست و لازم است یکسری فرضیات ساده کننده برای کاهش این معادلات ارائه شود. بنابراین در فرمولاسیون این مدل از چند فرض ساده کننده استفاده شده که تاثیر ویژه ای در ساده سازی محاسبات داشته اند. در این پروژه همچنین الگوهای مختلف جریان مورد بررسی قرار گرفته شرایط انتقال آنها به یکدیگر به دقت مورد مطالعه قرار گرفته است . محاسبات مربوط به بررسی جریان دوفازی ناپایدار به شدت به نوع الگوی جریان بستگی دارد و تمام الگوهای شاخص جریان دوفازی در این پروژه مدلسازی شده اند. در این پروژه اشکالاتی که در مدلهای ارائه شده قبلی وجود دارد مورد بررسی قرار گرفته و اصلاح شده است . نتایج بدست آمده از این مدل نیز توافق خوبی با داده های تجربی دارد و میانگین کل خطا در حدود هشت درصد است . بنابراین هدف از انجام این پروژه ارائه یک مدل تحلیلی جهت بررسی رفتار خط لوله جریان دوفازی گاز و مایع در حالت ناپایدار است بطوری که ضمن تشخیص نوع الگوی جریان بتواند پارامترهای میزان افت فشار، میزان مایع تجمع یافته و دبی حجمی فازهای مایع و گاز را پیشگویی کند.