IFV汽化器海水渠局部溢流问题研究

曾兆强，许颖，王晓阳，张红斌，王金华，杜秋晨

（1.中海油石化工程有限公司，济南 250101；2.上海液化天然气有限责任公司，上海 200000；3.山东省思威安全生产技术中心，济南 250014）

海水渠是LNG 中IFV 汽化系统中重要的组成部分，目前海水渠的设计，基本上依据传统流体力学计算方法和经验进行设计，无法获得海水渠局部扰动和局部阻挡对海水流体的影响，导致海水渠的排放能力与实际不匹配，为了适应现代工程精细化设计，采用新型设计方法研究势在必行。

随着计算流体力学（CFD）的飞速发展，CFD软件在流体力学仿真领域中得到了广泛的应用，具有周期短、成本低等优点，其物理模型的可靠性不断提高，仿真结果越来越接近实际，可以预测局部流场分布、流速分布等参数，为工程设计提供准确可靠的参考依据[1-2]。本文通过CFD 技术对不同工况下海水渠内的流场进行了分析，通过Fluent 软件对海水渠流场进行数值模拟，为海水渠的优化和改造提供直观、可视化的参考依据。

1 计算模型

1.1 物理模型

现有海水渠总长366.2 m，上游端部实际深度1.408 m，坡度3.5‰，渠宽5 m。IFV 海水排放管道为φ900 mm×9.53 mm，管道排水端口位于水渠中，为了支撑排水管道，在海水渠内部设置了4 个900 mm×900 mm 大小的钢筋水泥支墩，支墩上表面距离海水渠上表面0.1 m，见图1。

图1 海水渠纵向断面图Fig.1 Longitudinal sectional view of the sea channel

如图1所示，D1=366.200 m，D2=6.300 m，D3=13.000 m，D4=9.500 m，D5=6.420 m，D6=1.408 m，使用前处理软件GAMBIT 建立模型并进行网格划分，为了模拟海水溢出，仿真模型中D6=2.408 m。

1.2 数学模型

1.2.1 控制方程

海水渠内流动属于湍流，流体为黏性不可压缩流体，满足连续性方程（1-1）和Navier-Stokes 方程（1-2）[3]，控制方程如下：