绞吸开采下天然气水合物管道三相流的CFD-PBM模型研究

海底天然气水合物管道输送三相流研究是针对海洋能源开采中一个重要的技术挑战，尤其是在绞吸式开采过程中。该研究由李立、徐海良和杨放琼共同完成，他们基于博士基金项目（编号：20130162110004）进行深入探讨。论文的焦点在于理解海底天然气水合物在高压输送条件下，如何从固液两相流转变为固液气三相流，这是由于水合物分解产生的气体导致的压力失衡。 作者李立，作为硕士研究生专注于深海采矿领域，而徐海良教授则作为博士生导师，以其在海洋采矿和矿山机械研究的专业背景，领导了这项研究。他们的合作团队来自中南大学机电工程学院高性能复杂制造国家重点实验室，位于湖南省长沙市。 论文的核心部分采用了Euler模型和CFD-PBM模型（Computational Fluid Dynamics - Particle-Bubble Model）来模拟海底天然气水合物管道内的三相流行为。Euler模型侧重于整体流动特性，而CFD-PBM模型则提供了更精细的气泡行为模拟，如小气泡聚合并形成大气泡的过程。结果显示，这两种模型均揭示了气固两相在管内的流动趋势，即从中心向管壁的径向速度递减。 对比分析显示，CFD-PBM模型的仿真结果相比于Euler模型更为细致且均匀，能够更好地预测浆体流速和含气率，与实验数据的吻合度更高。这表明CFD-PBM模型在估算天然气水合物管道内三相流的分布规律方面具有显著优势，对于优化管道设计和操作具有实际应用价值。 关键词包括：天然气水合物、管道输送、三相流、Euler模型、CFD-PBM模型，这些术语体现了论文的研究重点和技术基础。这项研究不仅有助于提升天然气水合物开采过程中的管道输送效率，也为其他类似多相流系统提供了宝贵的理论支持和工程指导。通过这类技术研究，我们能够更好地理解和控制复杂的海底矿产资源开采环境下的动态过程。