输油管道内表面的减阻特性仿真分析开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究的目的和意义

在经济全球化的今日，节能降耗成为大家越来越关注的话题和研究对象。在原油和成品油的运输中，管道运输因其突出的优越性成为最主要的运输方式。随着油品的需求量不断增加，石油管道向着大口径方向发展，在管道输送中，特别是在长距离管道输送和大中城市管网运输中，泵的动力几乎全部用于克服管道的阻力，如何减少阻力来提高输送效率成为众多工作者关注的焦点。

在目前的输油管道减阻研究中，加热输送、加剂输送等被广泛使用。加热输送是通过提高油温降低原油粘度，减小管输摩阻，保证油流温度高于原油凝点，以防发生凝管事故。加剂输送包含了加降凝剂、降粘剂、减阻剂、乳化剂和稀释剂^[1]。加热输送、加剂输送在使用中也存在着一些局限性。在近年来，仿生表面减阻技术成为研究热点，沟槽减阻技术是仿生表面减阻技术中的一种，近几年沟槽减阻已被广泛运用在汽车、船舶等领域，在输油管道上的研究与应用还不是很充分。仿生表面减阻技术以其历史久、成本低、易实现、效果好、开发价值高等特点，成为热门的减阻技术。其不需要增加附加设备及能量消耗，也不会造成流体污染，仅依靠直接改变壁面形状就可实现减阻，具有重要的工程应用价值。因此研究沟槽减阻技术在输油管道上的应用具有重要的意义。

2. 研究的基本内容与方案

基于非光滑表面减阻机理和湍流结构理论，拟采用目前广泛应用的计算流体力学软件fluent作为输油管道内表面的数值模拟环境，以顺流向的沟槽管道作为研究对象，将输油管道内表面简化为易于加工的v形沟槽，利用fluent软件对输油管道沟槽表面流场进行模拟仿真，分析其流体阻力特性。通过改变沟槽形状、沟槽尺寸等因素，对影响沟槽减阻性能的因素进行具体探讨。本次设计的具体方案如下：

1.对输油管道内表面确定合适的沟槽尺寸，利用fluent软件建立合适的管道流场模型，选择合适的网格划分方法，对输油管道边界条件进行设定，并确定试验中采用的数学计算模型和算法。

2.通过改变沟槽的尺寸和雷诺数，用fluent软件对输油管道内表面的流场进行模拟，得到相应的模拟结果。

3. 研究计划与安排

1-3周：文献查阅与调研时间，撰写文献综述报告和开题报告，每个报告字数不少于4000字；

4-5周：完成外文的翻译工作；

6-10周：物理模型和计算域的设计、网格划分、湍流模拟的相关选定等；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]郑志，王树立，武玉宪，徐晓瑞．改善油气管道输送性能的相关技术[j]．油气储运，2010,29（2）：100-106，112

[2]黎润恒．仿生非光滑表面圆管湍流减阻的数值研究[d]．广州：华南理工大学，2013

[3]程拼拼．沟槽表面减阻特性的数值模拟及实验研究[d]．广州：华南理工大学，2014