本技术涉及一种天然气输送管道的减阻结构和优化方法,旨在提升小管径管道的输送效率。通过创新的管道结构设计,突破了传统V型沟槽的局限性,显著提高了减阻效果,为天然气输送领域带来技术革新。
背景技术
以鲨鱼为例,其身上的鳞片,其形状像微小的沟槽,已被证明具有减阻效果。目前微沟槽减阻技术已应用于飞机、潜艇等快速运输工具表面,但在管道输送天然气领域的应用很少,同时沟槽减阻研究实验居多,其减阻机理尚未完全明确。
早期大多数对于沟槽的研究集中在实验领域,例如NASA研究中心的Walsh等人对仿鲨鱼皮结构中顺流向微小沟槽的实验:通过调节不同形式和尺寸的沟槽,寻找最佳的减阻效果。Neumann D等开展了关于不同沟槽结构的回转体在轴向水流中的实验研究,其研究成果表明,相较于光滑表面,带有沟槽结构能够减阻9%,在湍流区甚至能实现13%的减阻成效;李育斌等在风洞中对飞机模型表面粘贴减阻薄膜进行实验,得出了流向肋条有5%-8%的减阻效果。Enyutin等人对圆管内不同形状的沟槽进行了湍流空气流动实验,实现了5%至6%的减阻效果。
在数值模拟方面,Choi等人借助DNS算法对肋条表面的湍流场进行模拟,计算了肋条表面的湍流统计数值,并与平板上的统计数据加以对比,以探寻其减阻的原理机制;Xu C及其团队运用RNG k-ε模型对新设计的微沟槽结构展开模拟,深入剖析了此结构的减阻原理;唐绍猛在输气管道的减阻研究中,发现对称v形沟槽输气管道在不同流速下均具有减阻效果,最优减阻效果达6.5%;王卫强等利用RNG增强壁面函数模型对50mm管径输气管道进行模拟,得到当s+
=22时,v型微沟槽具有2.6%的减阻效果;王静等人利用LES算法对具有传统v型微沟槽的小管径输气管道进行计算,获得14%的减阻效果。
目前在管输天然气领域的沟槽减阻,实验与数值模拟开展的较少,而多数数值模拟主要针对于小管径管道,沟槽形状多为传统的v型,且减阻效果不够显著。
实现思路