| Revue: | Revista mexicana de física |
| Base de datos: | PERIÓDICA |
| Número de sistema: | 000383665 |
| ISSN: | 0035-001X |
| Autores: | Klapp, J1 Sigalotti, Leonardo Di G2 Galindo, S1 Sira, Eloy2 |
| Instituciones: | 1Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, Departamento de Física, México, Distrito Federal. México 2Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas, Centro de Física, Caracas, Distrito Federal. Venezuela |
| Año: | 2005 |
| Periodo: | Dic |
| Volumen: | 51 |
| Número: | 6 |
| Paginación: | 563-573 |
| País: | México |
| Idioma: | Inglés |
| Tipo de documento: | Artículo |
| Enfoque: | Analítico, teórico |
| Resumen en español | Es bien conocido que el flujo de gas, líquido y sus mezclas a través de restrictores instalados en sistemas de tuberías es de gran importancia práctica en muchos procesos industriales. A pesar de su importancia, simulaciones hidrodinámicas numéricas de este tipo de flujos son casi inexistentes en la literatura. Aquí presentamos cálculos exploratorios bidimensionales de flujo viscoso de una sola fase a través de un estrangulador de dimensiones reales, utilizando el Método de Hidrodinámica de Partículas Suavizadas (SPH) acoplado con una ecuación sencilla isotérmica de estado para la descripción del flujo. Los resultados indican que un patrón de flujo medio aproximadamente estacionario se establece rápidamente a través de todo el tubo, con la densidad y presión cayendo y el flujo de velocidad aumentando dentro del estrangulador. Si el flujo aguas abajo es inhibido a la salida del tubo, una caída de presión de alrededor de 12% ocurre a través del estrangulador cuando el flujo medio alcanza un estado aproximadamente estacionario. Si, por otro lado, el flujo no es inhibido aguas abajo, la caída de presión se reduce a 8% o menos. El flujo a través del estrangulador se mantiene subsónico con velocidades típicas de ~ 0.1c, donde c denota la velocidad del sonido. En contraste, la velocidad del flujo en las secciones aguas arriba y abajo del tubo son en promedio factores de ~ 6 y ~ 3.5 veces menores, respectivamente. Estudios de correlación basados en datos experimentales indican que la caída de presión es de solo 3% o inclusive menos para flujo de gas a través del estrangulador de la cabeza de un pozo a una velocidad de 0.1c. Esta discrepancia refleja que la ecuación isotérmica de estado no es adecuada para describir flujos realistas de gas |
| Resumen en inglés | It is well-known that the flow of gas, liquid, and their mixtures through restrictors installed in pipeline systems is of great practical importance in many industrial processes. In spite of its significance, numerical hydrodynamics simulations of such flows are almost non-existent in the literature. Here we present exploratory two-dimensional calculations of the flow of a viscous, single-phase fluid through a wellhead choke of real dimensions, using the method of Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) coupled with a simple isothermal equation of state for description of the flow. The results indicate that an approximately stationary mean flow pattern is rapidly established across the entire tube, with the density and pressure dropping and the flow velocity rising within the choke throat. If the downstream flow is inhibited at the outlet end of the tube, a pressure drop of about 12% occurs across the choke when the mean flow reaches an approximate steady state. If, on the other hand, the flow is not inhibited downstream, the pressure drop is reduced to about 8% or less. The flow across the choke throat remains subsonic with typical velocities of ~ 0.1c, where c denotes the sound speed. In contrast, the flow velocities in the upstream and downstream sections of the pipe are on the average factors of ~ 6 and ~ 3.5 times lower, respectively. Correlation studies based on experimental data indicate that the pressure drop is only 3% or even less for gas flow through wellhead chokes at a speed of 0.1c. This discrepancy reflects the inadequacy of the isothermal equation of state to describe realistic gas flows |
| Disciplinas: | Física y astronomía |
| Palabras clave: | Dinámica de fluidos, Hidrodinámica de Partículas Suavizadas (SPH), Métodos numéricos, Flujo estrangulado, Flujo compresible |
| Keyword: | Physics and astronomy, Fluid dynamics, Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH), Numerical methods, Choked flow, Compressible flow |
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