مطالعه تجربي و شبيه‌سازي CFD اندازه‌گيري جريان دوفازي با استفاده از دبي‌سنج روزنه‌اي

با توجه به اهميت اندازه‌گيري جريان‌هاي چند‌فازي در صنايع نفت، گاز، پالايش و پتروشيمي، در اين مطالعه به امكان‌سنجي روش‌هاي مختلف اندازه‌گيري جريان دوفازي آب و هوا پرداخته شده است. مدار جريان دو‌فازي مورد استفاده و تجهيزات آن شامل دبي‌سنج روزنه‌اي و مانومتر جيوه‌اي، با توجه به استانداردهاي مربوطه طراحي و ساخته شد. در مدار دوفازي طراحي شده، دبي هر يك از فازهاي آب و هوا قبل از ورود به ناحيه اختلاط و تشكيل جريان دوفازي با استفاده از دبي‌سنج‌هاي الكترومغناطيسي و توربيني اندازه‌گيري شدند. دبي جرمي كل عبوري از دبي‌سنج روزنه‌اي برابر با مجموع دبي‌هاي جرمي اندازه‌گيري شده توسط دبي‌سنج‌هاي الكترومغناطيسي و توربيني است. با استفاده از دبي‌سنج روزنه‌اي موجود در مدار دوفازي و مشخص بودن دبي جرمي كل جريان دوفازي عبوري از آن، افت‌فشار دبي‌سنج روزنه‌اي به‌ازاي مقادير مختلف دبي و كسر حجمي فازهاي آب و هوا در جريان دوفازي تعيين شد. محدوده تغييرات عدد رينولدز جريان دوفازي 10000744 و محدوده تغييرات كسر حجمي هوا 40%15% در نظر گرفته شد. در اين مطالعه، تأثير عدد رينولدز و كسر حجمي هوا در جريان دوفازي بر عملكرد دبي‌سنج روزنه‌اي بررسي شد. در جريان‌سنج روزنه‌اي، در اعداد رينولدز پايين كه الگوي جريان پيستوني برقرار است، شيب تغييرات ضريب تخليه برحسب عدد رينولدز جريان دوفازي، بيشتر است و با افزايش عدد رينولدز جريان دوفازي و تغيير الگوي جريان از پيستوني به لايه‌اي، اين شيب كاهش مي‌يابد. جريان‌سنج روزنه‌اي تحت جريان عبوري دوفازي با استفاده از مدل‌هاي مختلف آشفتگي مورد شبيه‌سازي CFD قرار گرفت. طبق نتايج حاصل، مدل آشفتگي كااپسيلون استاندارد نتايج دقيق‌تري نسبت به ساير مدل‌هاي آشفتگي حاصل نمود. پژوهش حاضر زمينه اندازه‌گيري جريان‌هاي دوفازي در صنايع نفت و گاز را فراهم مي‌آورد.