1、FLUENT 軟件在油氣儲運工程領域的應用摘要：FLUENT軟件是模擬和分析復雜幾何區域流體流動和傳熱現象的專用軟件， 在油氣儲運中有著廣泛的應用。關鍵詞： Fluent 軟件；油氣儲運工程；仿真技術；教學實踐前言石油、天然氣儲藏、運輸工程是石油與天然氣生產、加工、分配、銷售的連 接環節，主要包括氣田集水、長途管道、儲藏、裝卸以及城市配送體系等。近年 來，石油天然氣倉儲運輸工程有了快速發展，中國已經啟動國家石油天然氣儲備 計劃，加快了中國石油天然氣倉儲運輸管網的建設。隨著油氣儲藏運輸行業的迅 速發展，單純理論和試驗研究已不能滿足發展的需要，必須采取相應模型研究油 氣儲藏運輸工程各個環節可能出現

2、的問題，有針對性地采取措施避免發生安全事 故，減少資源浪費。根據現代石油工業高性能，低價格，可操作的要求，運用 FLUENT軟件模擬流體問題，可以有針對性地采取措施優化結構，推動石油，天然 氣貯藏，運輸行業的發展。計算流體力學（computational fluid dynamics，CFD）通過計算機模擬實驗， 獲得在特定條件下的流體相關信息，并通過電腦完成“計算實驗”，為工程師提供 模擬實際工作情況的平臺。FLUENT是一套通用的cfd軟件系統，用于模擬復雜外 形的流體流動和熱傳導，能夠實現各種復雜物理條件的下游真實和全區模仿。由 于其成本低，周期短，計算精度高，符合實際又高的特點，在實驗

3、研究和商業應 用中發揮著重要的指導作用，因而應用得越來越廣泛。概述它是近現代流體力學的重要分科，FLUENT軟件的設計基于CFD軟件群”的思 想，針對各種不同的流動特點，采用了最好的數字解法，并準確無懈可點。模擬 流，通熱，化學反應等物理現象。FLUENT軟件主要用于模擬分析復雜幾何區域內 流體流動和熱傳播現象，在涉及流體，傳熱，化學反應等工業中都可以使用。用 戶可以自由選擇非結構化或結構化的網格來區分復雜的集合區，并利用 FLUENT 軟件提供的網格的自身適應特性，根據計算結果來優化網格。從用戶的需要出發， FLUENT軟件很容易使用，針對各種復雜的類動物現狀，采用不同的方法。離散形 式和數

4、據方法是在特定領域將計算速度、穩定性、精確度等變成最佳組合，有效 解決石油、煤氣儲運工程領域復雜的移動計算問題。FLUENT軟件同傳統的CFD計算方法相比，具有以下優點：穩定性好。通過大量實例驗證，FLUENT軟件的仿真結果與實驗結果高度一致。B）計算精度高，具有二階計算精度。C）廣泛應用。FLUENT軟件提供了三種數值算法：非耦合隱式算法、耦合顯 式算法和耦合隱式算法。包含先進的物理模型湍流，多相流，傳熱，燃燒，化學 反應和幾乎所有的流體相關領域。D）高效省時。FLUENT軟件結合不同領域的計算軟件，采用統一的預處理和 后處理工具，節省時間。E）先進的動態/變形網格技術。用戶只需對初始網格和

5、移動墻體的邊界條件 進行折疊，其余網格變化由求解器自動生成。它可以應用于非結構網格、大變形 問題以及由運動規律未知的物體完全流動所產生的力決定的問題。F）強大的網格支持能力。FLUENT軟件支持界面不連續網格、混合網格、動 態/變形網格和滑動網格。FLUENT軟件還具有多種基于太陽能的網格自適應、動 態自適應和與動態網格相結合的動態網格自適應技術。應用現狀旋風分離器內部流場數值模擬使用 FLUENT 軟件的熱潮，從里面的類場內模仿數據的時候不同，暖氣流模 型，按照不同的運算方式，內部結構（進口時間，進費結構，進費結構）為應對 圓筒狀結構等）的數值模擬結果，提供了高度化理論根據，即，一報最適當的

6、內 部流長，一報內部的追加的結構。管道停輸溫降數值模擬 管道運行過程中難免要停頓。掌握溫度下降規則對確定安全停止時間和重新 啟動方案、停止和檢修計劃具有指導意義。這種散熱問題可以采用數值解法股。 有限元法和有限體積法）控制格子的區分來計算，可以提高比較精度。天然氣管道泄漏擴散數值模擬在管道運行過程中，天然氣會受到內外因素的干擾，最終導致管道破裂泄漏。 天然氣泄漏不僅造成能源浪費，而且形成有毒易爆危險區。當遇到火源或達到一 定濃度時，就會發生燃燒或爆炸，造成經濟損失。研究天然氣泄漏在管道運輸中 的擴散規律，可以快速預測天然氣泄漏的擴散和危險范圍，避免不必要的能源浪 費和經濟損失。天然氣管道泄漏擴

7、散數值模擬 天然氣在管道運行過程中，受內外因素的干擾，最后導致管道破裂泄漏。煤 氣泄漏不僅造成能源浪費，還會造成中毒、燃燒、爆炸危險區域，遇到花園或達 到一定濃度時，會導致燃燒或爆炸，造成經濟損失。研究管理出口天然氣泄漏擴 散規律，可以迅速預測出泄漏后的擴散及風險范圍，避免不必要的能源浪費和經 濟損失。3.5LNG 技術方面數值模擬LNG 是清潔高效的能源，越來越受到各國的青睞。為了推動這一領域的發展， 許多研究者以數學模型為載體，利用長笛軟件，研究 LNG 漏水，層數，滾動和蒸 發等問題，取得了一定的成果。3.6 油罐問題的數值模擬 按照石油化工行業發展和原油戰略儲備的要求，石油罐頭已成為常

8、用的石油 儲備設施。但它是一種大型壓力容器，易于發生爆炸事故，造成嚴重的環境污染， 其后果往往是災難性的。許多研究人員利用長笛軟件研究坦克漏水，坦克原油降 溫及坦克爆炸行為，為坦克安全設計提供理論。存在的問題軟件在石油，天然氣儲存，運輸工程領域還存在缺陷。首先，FLUENT軟件采 用有限體積法，在計算過程中，為了加快收集速度，可以采用膠著網格來降低計 算的精度。第二，利用 FLUENT 軟件模擬數據，實際上是一種近似于理算的計算 方法，它的計算結果和實際結果有一定的偏差，不能提供任何形式的解析標識， 只能得到有限的理算點的數值解。另外，長笛軟件還包括方程式、K-ha、RSM、 LES 等各種暖

9、流模型。但是這種模型的使用是有一定條件的，不是通用的。例如 標準的 K -ha 模型完全適合急流的流動過程， RNG K -ha 模型主要針對高聯想的流 動問題，對低聯想的水問題應作相應的安裝 RSM 模型也屬于高單質蛋類計算模型 在固體墻面附近，由于分子黏性作用而引起的蛋流脈動受阻，因此卵巢模型不再 適用。發展趨勢石油，天然氣儲存，運輸工程領域的應用，已經逐步展開。數據模擬與實驗 研究相比，成本低，計算速度快，方便，能獲得完整的數據，沒有實驗儀器的干 擾。能夠提供各種狀態的實驗數據，部分替代惡劣工作狀況和復雜邊界條件下的 一般實驗和工業實驗，具有一定的應用潛力。所以，FLUENT軟件有很大的發展前 景。a）油氣儲運工程領域是多個學科的綜合性，這一領域的模擬工作涉及各個方 面的工作，研究者不僅要有扎實的數學基礎和計算機應用知識，還要對流體力學 理論有深刻的認識。b）綜合運用數字模擬結果和實驗研究結果，用數字模擬實驗研究指導實驗研 究方向，用實驗研究驗證數字模擬實驗，為實際操作提供更有力的設計依據。C）充分利用FLUENT軟件的定義函數（UDF）功能，二次開發應用FLUENT軟 件，不僅為FLUENT軟件提供了更有效的使用方法，也為FLUE