Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV NGHIÊN CỨU DÒNG CHẢY RỐI TRONG BỘ TÁCH DẦU/KHÍ GLCC STUDY ON TURBULENT FLOW IN OIL/GAS GCLCC SEPARATOR TS Lê Văn Sỹ TT Bồi dưỡng nâng cao, ĐH Dầu khí Việt Nam (PVU), Tp Bà Rịa sylv@pvu.edu.vn TÓM TẮT Trong giai đoạn ngành dầu khí Việt Nam, việc tìm mỏ có sản lượng lớn vùng nước nông ngày khó khăn Các hoạt động khai thác tìm kiếm mở rộng vùng nước sâu xa bờ mà đòi hỏi công nghệ chuyên sâu chi phí tốn Do đó, việc nghiên cứu thiết bị có kích thước nhỏ linh động mang lại hiệu kinh tế lớn phù hợp với sản lượng mỏ trung bình nhỏ, khai thác vùng nước sâu xa bờ Một thiết bị nghiên cứu giới tách lốc xoáy hình trụ GLCC có ưu điểm nhỏ gọn, khả tách đa pha, dễ chế tạo sản xuất hàng loạt với chi phí thấp Trên giới, số nhóm nghiên cứu thực nghiên cứu chế tạo thử nghiệm để đưa vào ứng dụng thực tế công nghiệp Khó khăn lớn thiết bị đặc trưng dòng chảy phức tạp Nhiều nghiên cứu thực nghiệm lý thuyết thực để dự đoán đặc điểm dòng chảy rối lòng GLCC Trường vận tốc phân thành thành phần theo phương tiếp tuyến, dọc trục hướng kính Thành phần vận tốc tiếp tuyến dọc trục đo thiết bị đo LDV Tuy nhiên, thành phần vận tốc hướng kính chưa đo thiết bị đo có Trong nghiên cứu trình bày cách xác định phân bố thành phần vận tốc hướng kính việc kết hợp thực nghiệm mô CFD Đặc trưng dòng chảy rối tương ứng với vận tốc đầu vào độ nhớt động học khác nghiên cứu Hai thành phần vận tốc tiếp tuyến dọc trục so sánh với kết thực nghiệm để xác định độ xác mô hình mô Sau đó, thành phần vận tốc hướng kính rút từ mô hình mô Từ khóa: kỹ thuật tách dầu khí, dòng chảy rối, CFD, trường vận tốc, GLCC, mô số ABSTRACT In recent time, Vietnam petroleum industry has been facing a challenge in exploring the oil and gas reservoir with high reservation The exploration and production activities of PetroVietnam have expanded to deep-water and offshore area This task requires the high cost and specific offshore facilities Thus, researching on optimal equipment with small size and flexibility is an important task which will bring economic effect on the oil and gas exploration and production of deep-water reservoir with small and medium reservation Gas/Liquid cylindrical cyclone separator (GLCC), a compact and flexible multi-phase separator, has been attracted the interest of scientist community and industry in the world There are many researches and practical manufacturing of this GLCC for industrial applications The researching teams in the world have been facing to the difficulties to understand deeply the complex flow behavior of GLCC Both theoretical and practical researches were performed on predicting the turbulent flow behavior through velocity field with three components such as tangential, axial, and radial velocity The tangential and axial velocity can be measured by using LDV, however, the remain component has not measured in the past This paper presents the method to measure the radial velocity by using CFD analysis and practical experiments The turbulent flow behavior with respect to different inlet velocity and dynamic viscosity will be concerned in this research The tangential and axial velocity will be compared with practical results to evaluate the accuracy of simulated model Then, the radial velocity is extracted from a simulated model with high agreement Keywords: oil/gas separator, swirl flow, CFD, velocity field, numerical simulation 545 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV GIỚI THIỆU Trong lĩnh vực khai thác dầu khí công đoạn tách riêng pha để tiện lợi trình thu gom vận chuyển nhiệm vụ quan trọng Dầu khai thác lên thường không tồn pha mà hỗn hợp chất rắn, lỏng khí Thông thường, công đoạn tách pha thường dùng bồn tách nằm ngang đứng với kích thước lớn hoạt động dựa phương pháp lắng đọng khác biệt tỷ trọng pha Các thiết bị thường có kích thước lớn, giá thành chế tạo cao chiếm diện tích bố trí lớn Trong giai đoạn khai thác Việt Nam nay, trữ lượng mỏ tìm thấy mức nhỏ trung bình nằm xa khơi Chi phí đầu tư cho mỏ tính toán tiết giảm lớn để phù hợp với tình hình giá dầu giới xuống thấp mức kỷ lục Hình Thiết bị tách GLCC Thiết bị tách (Gas-Liquid Cylindrical Cyclone - GLCC) nhóm nghiên cứu thuộc đại học Tulsa (Hoa Kỳ) đề xuất có tính nhỏ gọn, đơn giản, hiệu suất tách cao giá thành chế tạo nhỏ (Hình 1) Thiết bị nghiên cứu hoàn thiện để tối ưu hiệu suất tách pha Thiết bị kết cấu trụ đứng, hoạt động dựa nguyên lý lốc xoáy lực ly tâm để tách pha với tỷ trọng khác Nó gần giống với thiết bị xi-lô Stairman sử dụng công nghiệp thực phẩm, vật liệu, dược, vv Thiết bị bao gồm ống trụ rỗng, phần gắn với cửa thoát khí, phần gắn với cửa thoát chất lỏng/rắn Tuy nhiên, cửa vào đa pha thiết bị tiếp tuyến với thân nghiêng góc 27 độ theo phương ngang để tăng gia tốc tiếp tuyến, tránh va đập chất lỏng vào thành bình tách thoát theo cửa thoát khí Do đầu vào tiếp tuyến với thân GLCC làm cho dòng chảy xoáy với vận tốc tiếp tuyến đủ để tạo lực hướng tâm chất khí vào bên (do cường độ lực hướng tâm chất khí cao so với trọng lượng nó), lên thoát theo cửa thoát khí Sự kết hợp trọng lực lực ly tâm đẩy chất lỏng tỏa tròn theo thành GLCC xuống phía lối chất lỏng Kết cấu GLCC đơn giản, dễ chế tạo giá thành chế tạo thấp nên khả ứng dụng Việt Nam giai đoạn khả thi Trái với kết cấu đơn giản, động học dòng chảy tượng phát sinh trình vận hành phức tạp Việc tính toán phân tích hiểu rõ chất dòng chảy GLCC hạn chế có nhiều nghiên cứu trước Tại thời điểm tại, chưa có mô hình tính toán đặc trưng dòng chảy bên GLCC Đặc tính trưng dòng chảy thành phần vận tốc dòng chảy GLCC (vận tốc tiếp tuyến, dọc trục) đo thực nghiệm Tuy nhiên, xác định thành phần vận tốc hướng kính, dòng chảy rối chưa xác định Việc kết hợp mô CFD thực nghiệm phương pháp hữu hiệu để hiểu rõ chất dòng chảy dự đoán xác tượng động học dòng chảy GLCC Phương pháp nhóm nghiên cứu đại học Tulsa sử dụng để tìm hiểu ảnh hưởng hình dáng hình học cửa vào [5],và ứng xử động học dòng chảy [1,2,8,9] Tuy nhiên, việc hạn chế tài nguyên máy tính, phức tạp mô hình dòng chảy 546 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV việc chọn điều kiện biên lý tưởng làm giảm độ xác đáng kể dự đoán dòng chảy [6,10] Trong nghiên cứu này, bắt đầu việc tổng quan đặc trưng dòng chảy rối ống thẳng mà làm sở để nghiên cứu dòng chảy GLCC Sau đó, lựa chọn mô hình dòng chảy rối mà dự đoán tốt đặc trưng dòng chảy GLCC Việc không đơn giản đặc trưng dòng chảy GLCC phức tạp ảnh hưởng nhiều yếu tố mà chưa nhận biết Đặc trưng vận tốc mô hình mô so sánh với thực nghiệm để kiểm chứng lại mô hình chảy rối lựa chọn Mô hình có đặc trưng thành phần vận tốc phù hợp với thực nghiệm chọn để rút trích thành phần vận tốc hướng kính Các thành phần vận tốc GLCC nghiên cứu phân tích để làm sở cho nghiên cứu ĐẶC TRƯNG DÒNG CHẢY RỐI VÀ MÔ HÌNH CHẢY RỐI 2.1 Đặc trưng dòng chảy Để chọn lựa mô hình chảy rối sử dụng mô CFD việc quan trọng xác định đặc trưng dòng chảy GLCC Đặc trưng dòng chảy GLCC tương đối phức tạp thay đổi nhiều theo điều kiện đầu vào Nghiên cứu đặc trưng dòng chảy rối GLCC chưa thực hiện, chủ yếu quan sát thực nghiệm Tuy nhiên, tìm thấy đặc trưng dòng chảy rối gần tương tự thiết bị tách, xi lô ứng dụng công nghiệp tương tự Đối với dòng chảy rối thiết bị kết luận sinh kết hợp vận tốc tiếp tuyến vận tốc dọc trục tạo dải cuộn xoáy dòng chảy Đặc trưng dòng chảy rối không phụ thuộc vào số Reynold cường độ rối mà phụ thuộc vào phương cách tạo dòng chảy rối Theo nghiên cứu trước đây, dòng chảy rối phân theo ba nhóm chính: i) dòng chảy tiếp tuyến; ii) dòng chảy qua mặt cắt định hình; iii) dòng xoay ngang qua dòng chảy Đối với dòng chảy GLCC quan sát đo đạc từ thực nghiệm có đặc trưng định Nó tùy thuộc vào vận tốc đầu vào, vị trí đo, trạng thái thí nghiệm Dòng chảy rối GLCC tạo từ việc nghiên cửa vào góc 27 để tạo dòng chảy có phương tiếp tuyến với thành ống trụ thẳng tạo dòng chảy xoáy cuộn lòng GLCC Erdal [6] thực việc đo hai thành phần vận tốc dòng chảy pha GLCC, kết trình 12.5" bày Hình 12 D (mm) 3.5 -1 2.5 -0.5 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 72 GPM 30 GPM 10 GPM 1.5 10 15 20 25 30 35 40 45 0.5 0.5 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 -0.5 10 15 20 25 30 35 40 45 1.5 -1 -1.5 -2 2.5 -2.5 -3.5 U/Uav W/Uav -3 -4 -4.5 a) D (mm) 72 GPM 30 GPM 10 GPM b) 3.5 Hình Phân bố vận tốc a) tiếp tuyến; b) vận tốc dọc trục từ thí nghiệm [6] Vận tốc tiếp tuyến dòng chảy GLCC cho thấy tính đối xứng trục có miền riêng biệt phân bố theo bán kính (Hình 3a) Miền dầu tiên vùng cuộn xoáy có đặc trưng phân bố vận tốc giảm vùng tâm tăng dần theo hướng tường GLCC Phân bố giảm dần theo chiều cao GLCC để tạo thành lõi cuộn xoắn Vùng thứ vùng chuyển tiếp vùng cuộn xoắn vùng ổn định, độ lớn vùng có tham gia lực ly tâm Vùng tiếp giáp tường GLCC có biên dạng giảm dần zero tường Biên dạng vận tốc tiếp tuyến tìm từ thí nghiệm đo thực tế cho thấy có bất đối xứng trục 547 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV a) b) Hình Đặc trưng phân bố: a) vận tốc tiếp tuyến; b) vận tốc dọc trục [5] Vận tốc dọc trục có nhiều dạng phân bố khác tùy vào đặc điểm dòng chảy cường độ xoáy khác (Hình 3b) Dạng tương ứng với miền chảy có độ xoáy nhỏ Dạng thứ hai tương ứng với miền chảy có cường độ xoáy lớn Với cường độ xoáy lớn xuất dòng chảy ngược vùng tâm GLCC Dạng thứ ba xuất GLCC có cửa vào, thường xuất GLCC với hai cửa vào Biên dạng vận tốc bị đảo hai lần, dòng chảy thuận xảy tâm biên tường dòng chảy ngược xuất vùng trung gian Thí nghiệm Erdal xác định hai thành phần vận tốc (vận tốc tiếp tuyến dọc trục), thành phần vận tốc hướng kính chưa đề cập đến [6] Đối với nghiên cứu đặc trưng vận tốc xilo Stairman, tác giả có kết luận độ lớn vận tốc hướng kính nhỏ nhiều so với hai thành phần lại [1,2] Nó thường không đo thí nghiệm thực tiễn Tuy nhiên, việc nghiên cứu đánh giá thành phần vận tốc hướng kính cần làm rõ GLCC để giải thích khác biệt đặc trưng dòng chảy Trong nghiên cứu trình bày cách thu giá trị vận tốc hướng kính cách tin cậy từ mô hình mô CFD GLCC hai thành phần lại có sai số nhỏ so với thực nghiệm 2.2 Mô hình dòng chảy rối Những phân tích đặc trưng dòng chảy GLCC bên sở để chọn lựa mô hình dòng chảy rối áp dụng cho việc mô CFD Theo thống kê, mô động học xilo Stairman thực nhiều cho kết tưởng đối xác với mô hình dòng chảy tích hợp sẵn Fluent - RNG - Tuy nhiên, mô động học GLCC nhiều hạn chế có nhiều thách thức nhóm nghiên cứu phức tạp dòng chảy, đặc tính 3D khí động học dòng chảy Đặc trưng dòng chảy GLCC bất đẳng hướng, cường độ rối tùy thuộc vào vận tốc đầu vào dòng chảy thành phần độ nhớt dòng chảy rối âm việc biến đổi động lượng trái dấu với gradient động lượng [10] Cho nên việc lựa chọn mô hình chảy rối áp dụng cho mô cần xem xét đến vận tốc dòng chảy sử dụng Erdal [6] thực mô trạng thái ổn định dòng chảy GLCC với Reynold lớn, sử dụng mô hình tiêu chuẩn - mô hình RSM (Reynold Stress Model) Kết cho thấy mô hình - cho kết dự đoán dòng chảy rối so với thực nghiệm tốt so với mô hình RSM Kết khác so với nghiên cứu trước mô hình sử dụng mô xilo Stairman Gupta [10] sử dụng mô hình RNG - để mô khí động học dòng chảy GLCC so sánh với liệu đo từ PVT Kết cho thấy kết mô cải thiện đáng kể so với mô hình tiêu chuẩn - Đối với mô CFD xilo, tác giả thực với mô hình RNG -, RANS, LES, RSM Các tác giả cho mô hình - RNG - phù hợp với dòng chảy có cường độ chảy rối nhỏ chúng không dự đoán xác dòng chảy rối xảy xilo Các tác giả sử dụng mô hình RANS LES cho kết dự đoán dòng chảy rối đặc trưng dòng chảy gần tường tương đối xác Tuy nhiên, khả hội tụ kết mô hình tương đối khó thời gian tính toán lớn 548 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Trong nghiên cứu sử dụng hai mô hình dòng chảy rối RNG - RSM để nghiên cứu đặc tính dòng chảy rối GLCC Mô hình có khả dự đoán thành phần vận tốc phù hợp với thực nghiệm chọn để rút trích thành phần vận tốc MÔ PHỎNG CFD VÀ KẾT QUẢ 3.1 Mô hình thí nghiệm mô Trong nghiên cứu này, mô 3D GLCC thực với mô hình chảy rối RSM RNG - Mô hình GLCC mô hình hóa thông số kích thước với mô hình thí nghiệm Erdal [5] (Hình 4) Trong thí nghiệm thực tiễn, Erdal sử dụng GLCC có ống dẫn đầu vào nghiêng 27o đường kính miệng vào 32mm, đường kính thân GLCC 89cm, ống thoát có đường kính 51mm Khoảng cách từ tâm ống thoát đến tâm miệng vào tiếp tuyến với thân GLCC 1463mm, phần nhô thân GLCC miệng vào khoảng 152mm (Hình 5b) Chất lỏng sử dụng thí nghiệm nước hỗn hợp nước-glycerin có độ nhớt 7.10-3 Pa.s (khối lượng riêng 1093kg/m3) Trong trình thí nghiệm, van thoát khí mở để đảm bảo chất lỏng điền đầy lòng GLCC trước thí nghiệm Để đo hai thành phần vận tốc tiếp tuyến vận tốc dọc trục, tác giả sử dụng đầu đo laser LDV (Laser Doppler Velocimeter) [5] Mô hình chia thành nhiều phần khác để tạo lưới dạng Hexa (Hình 5a) Vùng tiếp nối cửa vào thân GLCC tạo lưới dạng tetra dạng hình học phức tạp Phần tiếp giáp tường chia thành lớp để nghiên cứu ảnh hưởng động học dòng chảy tiếp giáp tường sử dụng điều kiện biên không trượt vùng Chất lỏng GLCC xem dạng không nén đẳng nhiệt Điều kiện biên cửa vào dạng lưu lượng dòng chảy, giá trị tương tự với thí nghiệm Erdal Giá trị lưu lượng Q 0,00063m3/s 0,00454m3/s nước, 0,00068m3/s 0,00339m3/s hỗn hợp nước-glycerin Điều kiện biên cửa thoát khí thoát chất lỏng áp suất khí trời Hình Mô hình thí nghiệm sơ đồ dòng chảy [6] Mô sử dụng phương pháp thể tích hữu hạn để rời rạc hóa phương trình vi phân phần Thuật toán áp suất – vận tốc đồng thời chọn trình mô với lựa chọn SIMPLE Thuật toán nội suy ngược bậc hai sử dụng để tìm biến bề mặt thể tích xét 549 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV a) b) Hình a) Mô hình chia lưới; b) Vị trí lấy kết mô Trong thí nghiệm thực tế, nước trộn với glycerin với tỷ lệ lên đến 96% để có độ nhớt từ 1cP đến 7cP Có hai giá trị vận tốc dòng chảy dung dịch nhằm tạo dạng dòng chảy khác GLCC Đối với thí nghiệm với nước lưu lượng 0,00063m3/s 0,00454m3/s số Re 9285 66.855 Đối với hỗn hợp nước – glycerin có lưu lượng 0,00068m3/s 0,00339m3/s tương ứng với Re 1514 7570 Mô CFD thiết lập với lưu lượng độ nhớt tương ứng với thí nghiệm thực Ở đây, mô hình chảy rối sử dụng để chạy cho tất giá trị lưu lượng dòng chảy độ nhớt Mô hình mô xây dựng phần mềm Ansys Fluent 15.0 với hai mức mật độ lưới khác để kiểm chứng mức độ ảnh hưởng lưới đến kết mô Mô hình với số lượng phần tử 760.000, 1.160.300 1.520.000 phần tử thử nghiệm Sự khác phân bố vận tốc tiếp tuyến mô hình 1.160.300 1.520.000 phần tử không đáng kể Do đó, mô hình với mật độ lưới tạo 1.160.300 phần tử chọn để mô cho thông số vận tốc độ nhớt khác Ứng xử động học lớp gần thành vỏ GLCC xem xét Đối với số Re nhỏ sử dụng lựa chọn chọn tiêu chuẩn lớp sát thành GLCC Re lớn sử dụng lựa chọn ứng xử lớp sát tường với Re lớn cho kết trường vận tốc sai khác không nhiều [6] 3.2 Kết mô Việc lựa chọn mô hình chảy rối trình bày phần dựa phân tích sơ quan sát từ thực nghiệm Mô hình chảy rối đánh giá phù hợp phản ánh quan sát thực tế tốt cho giá trị vận tốc dòng chất lỏng dầu vào khác Dựa kết đo từ thực nghiệm LDV cho hai giá trị vận tốc tiếp tuyến vận tốc dọc trục so sánh tương ứng cho mô hình chảy rối Kết so sánh trình bày Hình với giá trị vận tốc đo vị trí 89.9mm bên cửa vào Kết cho thấy, mô hình RSM cho phân bố vận tốc tương đối phù hợp với kết đo từ thực nghiệm (Hình 6) Phân bố vận tốc tiếp tuyến mô hình rối RSM phù hợp với kết thí nghiệm Phân bố vận tốc dọc trục cho kết chưa xác vùng tiếp giáp tường cho dù sử dụng thuật toán phân tích tăng cường lớp tường GLCC Do đó, mô hình chảy rối RSM áp dụng cho tất mô với giá trị vận tốc đầu vào khác Phân bố vận tốc tiếp tuyến dọc trục so sánh với thực nghiệm vị trí khác theo độ cao GLCC (Hình 9) 550 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV a) b) Hình So sánh hai mô hình chảy rối RSM RNG -; a) tiếp tuyến; b) dọc trục a) b) Hình So sánh vận tốc tiếp tuyến dọc trục thí nghiệm mô vị trí Kết sử dụng mô hình chảy rối -, RNG -, LES báo cáo có độ xác không cao [5, 6, 8] Tuy nhiên, nghiên cứu sử dụng mô hình RSM cho kết xác kết thực nghiệm kết mô Kết lấy vị trí khác tương ứng với với đo LDV thí nghiệm thực tế Kết thí nghiệm đo LDV vị trí 33,02 mm, 46,73 mm với lưu lượng dòng chảy vào Q = 0,00063m3/s cho độ nhớt 1cP trình bày Hình Phân bố vận tốc tiếp tuyến không đối xứng theo mặt phẳng qua tâm thân GLCC Dạng hình phân bố vận tốc tiếp tuyến thay đổi theo vị trí đo vận tốc phụ thuộc lớn vào dạng hình học đường vào thông số dòng chảy ban đầu Ở vùng có cường độ xoáy lớn (h=33,02mm) mô hình RSM dự đoán đặc tính động học xác (Hình 7) Tuy nhiên, xa vùng xoáy khả dự đoán giảm rõ rệt Tương tự cho thành phần vận tốc dọc trục, vị trí 33,02mm bên cửa vào, mô hình chảy RSM cho kết dự đoán phù hợp với kết thí nghiệm a) b) Hình a) Phân bố vận tốc hướng kính; b) Chuyển động lõi khí 551 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Đối với nghiên cứu trước GLCC xi lô Stairman thường bỏ qua thành phần vận tốc hướng kính Nó thường ước chừng theo công thức thực nghiệm không xét đến phân tích động lực học dòng chảy [10] Kết mô thực nghiên cứu cho phân bố vận tốc tiếp tuyến dọc trục phù hợp với kết thực nghiệm Cho nên, phân bố vận tốc hướng kính rút từ mô hình mô với mô hình chảy rối RSM có độ xác cao Phân bố thành phần vận tốc hướng kính trình bày Hình lấy từ mô hình rối RSM vùng đo đạc Ta thấy giá trị vận tốc hướng kính đáng kể, bỏ qua trình phân tích động lực học Giá trị vận tốc đổi dấu hai lần vùng đo Thực chất, giá trị vận tốc hướng kính gây nên không đồng trục tâm xoáy khoảng cách bước đảo dấu (Hình 8a) a) b) c) Hình Phân bố: a) vận tốc tiếp tuyến; b) Dọc trục; c) Quỹ đạo dòng chảy Trong trình hoạt động GLCC, lõi khí (tâm xoáy) tạo lòng GLCC Lõi khí dễ dàng phát mắt thường Độ dài lõi ảnh hưởng đến khả tái nhập khí vào dòng chất lỏng đáy GLCC Nếu để lõi khí dài lượng khí hòa trộn vào chất lỏng thoát cửa thoát chất lỏng làm giảm nhiều hiệu suất tách GLCC Quan sát mô hình mô độ cao khác ta thấy vị trí tâm xoáy độ lớn tâm xoáy lòng GLCC (Hình 8b) Ở gần cửa vào, độ lệch tâm tâm xoáy nhỏ bán kính tâm xoáy lớn Càng xa cửa vào phía đáy GLCC vị trí lệch tâm lớn bán kính tâm xoáy giảm dần Hình dạng lõi khí có dạng phễu xoắn ốc theo chiều dài GLCC KẾT LUẬN Nghiên cứu cho thấy mô hình chảy rối RSM cho kết xác việc dự đoán đặc trưng động lực học GLCC Thành phần vận tốc tiếp tuyến vận tốc dọc trục phù hợp với kết đo từ thực nghiệm Phân bố vận tốc tiếp tuyến vận tốc dọc trục vùng gần cửa vào xác so với vùng khác Càng xa cửa vào khả dự đoán có sai số nằm khả cho phép Nó phù hợp với kết luận trước khả dự đoán động lực học mô hình chảy rối RSM Mô hình phù hợp với dòng chảy có cường độ rối lớn Re lớn Nghiên cứu cho thấy thành phần vận tốc hướng kính phân bố Thành phần vận tốc cần xét đến trình thành lập phương trình mô tả động lực học dòng chảy GLCC thay sử dụng công thức thực nghiệm áp dụng cho xi lô Stainman Kết sử dụng để nghiên cứu động học dòng chảy rối tối ưu hóa kích thước hình học GLCC mà hầu hết tính toán lý thuyết chưa thực Giải pháp sử dụng mô CFD cách khắc phục khó khăn việc mô hình hóa lý thuyết động học dòng chảy GLCC Đây vấn đề phức tạp, cần nhiều nỗ lực để hoàn thiện tính 552 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV GLCC ứng dụng công nghiệp Kết nghiên cứu ứng dụng mô dòng chảy GLCC để xác định đặc tính động học tối ưu hóa thiết kế GLCC nghiên cứu tương lai LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu thực hỗ trợ từ Trường Đại học Dầu khí Việt Nam qua đề tài mã số đề tài GV1508 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ovadia Shoham, Gene E.Kouba (1998), “State of the art of gas/liquid cylindricalcyclonecompact-separator technology”, SPE, Vol 2-5, 462-471 [2] G E Kouba, O Shoham (1996) “A review of gas-liquid cylindrical cyclone (glcc) technology” International Conference of Production Separation Systems, Aberdeen, UK [3] F Chang, V Dhir (1994) "Turbulent flow field in tangentially injected swirl flows in tubes" International Journal of Heat and Fluid Flow, Vol 15-5, 346–356 [4] L.E Gomez, R.S Mohan, Ovadia Shoham, G.E Kouba “Enhanced Mechanistic Model and Field-Application Design of Gas/Liquid Cylindrical Cyclone Separators” SPE, Vol 2-5, 462-471 [5] F M Erdal, S A Shirazi (2002) "Effect of inlet configuration on flow behavior in a cylindrical cyclone separator" ASME 2002 Engineering Technology Conference on Energy, USA, pp 521-529 [6] F M Erdal, S A Shirazi (1997) “CFD Simulation of Single-Phase and Two-Phase Flow in Gas-Liquid Cylindrical Cyclone Separators”, SPE, Vol 2-04, 436 – 446 [7] Marti, S.K et al.: “Analysis of Gas Carry-Under in Gas-Liquid Cyclones,” Proc., Intl Conference on Hydrocyclones, Cambridge, U.K 399 [8] Arpandi, I (1996) “Hydrodynamics of Two-Phase Flow in Gas/Liquid CylindricalCyclone Separators,” SPE, 427-433 [9] Kouba, G.E., Shoham, O., and Shirazi, S.: “Design and performance of gas-liquid cylindrical cyclone separators,” Proc., BHR Group Seventh Intl Conference on Multiphase Flow, Cannes, France, 307 [10] A Gupta, R Kumar (207) “Three-dimensional turbulent swirling flow in a cylinder: Experiments and computations” Int J Heat and Fluid Flow, Vol 28, 249–261 553 ... trưng dòng chảy rối ống thẳng mà làm sở để nghiên cứu dòng chảy GLCC Sau đó, lựa chọn mô hình dòng chảy rối mà dự đoán tốt đặc trưng dòng chảy GLCC Việc không đơn giản đặc trưng dòng chảy GLCC. .. cho nghiên cứu ĐẶC TRƯNG DÒNG CHẢY RỐI VÀ MÔ HÌNH CHẢY RỐI 2.1 Đặc trưng dòng chảy Để chọn lựa mô hình chảy rối sử dụng mô CFD việc quan trọng xác định đặc trưng dòng chảy GLCC Đặc trưng dòng chảy. .. độ rối mà phụ thuộc vào phương cách tạo dòng chảy rối Theo nghiên cứu trước đây, dòng chảy rối phân theo ba nhóm chính: i) dòng chảy tiếp tuyến; ii) dòng chảy qua mặt cắt định hình; iii) dòng