فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

انتقال نفت خام سنگین به دلیل گران‌روی بالا و افت فشار زیاد، یکی از چالش‌های اصلی در خط لوله محسوب می‌شود. استفاده از جریان حلقوی که در آن یک لایه‌ی آب بین نفت و دیواره داخلی لوله قرار می‌گیرد به عنوان یک راهکار موثر برای کاهش افت فشار شناخته شده است. در این پژوهش، تاثیر شیب لوله بر الگوی جریان دوفازی حلقوی آب و نفت خام غیرنیوتنی به‌صورت عددی بررسی شده است. دامنه محاسباتی شامل یک لوله با قطر 40 میلی‌متر و طول 1.5 متر است که در آن دو فاز آب و نفت در زوایای مختلف از 90+ درجه تا 90- درجه تحلیل شده‌اند. برای شبیه‌سازی جریان از روش دینامیک سیالات محاسباتی در محیط نرم‌افزار فلوئنت و مدل حجم سیال جهت مدل‌سازی فصل مشترک آب و نفت استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد که جریان حلقوی نسبت به جریان تک‌فاز نفت، افت فشار را تا 85.5% کاهش می‌دهد. همچنین، با نزدیک‌تر شدن شیب لوله به حالت عمودی، الگوی جریان حلقوی از حالت نیمه حلقوی به حالت کاملا حلقوی و متقارن تغییر می‌یابد که این تغییر باعث کاهش احتمال رسوب نفت خام بر دیواره لوله می‌شود. در جریان رو به بالا با افزایش شیب، افت فشار اصطکاکی کاهش و افت فشار گرانشی افزایش می‌یابد. در زوایای بیش از 75 درجه، کاهش مولفه اصطکاکی بر افزایش مولفه گرانشی غلبه کرده و مجموع این دو مولفه از 1245 پاسکال در زاویه 75 درجه به 1201 پاسکال در زاویه 90 درجه کاهش یافته است. در جریان رو به پایین با افزایش شیب، افت فشار اصطکاکی افزایش و افت فشار گرانشی کاهش می‌یابد. برای اعتبارسنجی، نتایج عددی با داده‌های تجربی مقایسه شده و حداکثر خطای 7% به‌دست آمده است.