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引言
水环输送是一种常见和实用的油气输送方式，特别是在海洋环境中，它是不可或缺的。然而，对于黏稠油的水环输送，由于散热和粘性效应，油液的泵送需要更大的能量投入和更高的操作费用。因此，需要深入研究黏稠油垂直上升水环输送的特点和规律，为优化工艺提供理论基础。本文基于FLUENT软件，对黏稠油垂直上升水环输送进行数值模拟研究，并分析模拟结果，为工程实践提供参考。
数值模拟
1. 模拟条件的设定
选用FLUENT软件模拟黏稠油液的垂直上升水环输送，使用RNG k-epsilon湍流模型。模拟条件如下： mm，输送高度为10 m，使用密度为894 kg/m3、粘度为15 Pa·s的黏稠油， m/s， m/s。粘度、密度和速度的值选取参考文献[1]的数据。
2. 计算结果的分析
通过数值模拟，得到了黏稠油液在垂直上升水环输送过程中速度、压力、温度等参数的变化情况。下面分析各参数的变化规律。
(1) 速度
在黏稠油液的垂直上升水环输送过程中，油液与水环之间的速度及其分布是非常重要的。如图1所示，黏稠油液在接近管壁的地方速度较慢，在管道中央速度较快。而水环的速度则是比较均匀的，在整个管道中速度变化不大。
(2) 压力
油液的输送需要施加一定的压力，而压力的变化在一定程度上影响着油液的泵能和输送能力。如图2所示，在黏稠油液的垂直上升水环输送过程中，输送管内的压力变化主要受到黏稠油液与水环的摩擦力的影响，从下部到上部逐渐增大，最高压力出现在上部。
(3) 温度
在输送油液的过程中，因为摩擦力的产生，系统内部会产生一定的热量。因此，在黏稠油的垂直上升水环输送过程中，油液的温度会出现一定程度的变化。如图3所示，在输送过程中，黏稠油液温度从下到上逐渐升高，最高温度出现在上部。水环的温度与油液温度差异不大。
在数值模拟的基础上，我们还进行了参数敏感性分析。敏感性分析结果显示，泵速和水环速度的变化对黏稠油液的输送有着重要的影响。此外，油液粘度和密度对输送效果的影响也非常显著。
结论
本文基于FLUENT软件，对黏稠油垂直上升水环输送进行了数值模拟研究，并分析了油液速度、压力和温度等参数的变化规律。通过对模拟结果的分析，发现黏稠油的垂直上升水环输送液流复杂，油液的输送需要足够的泵能和操作费用。同时，水环速度和泵速的变化对输送效果有着重要的影响。本研究的结果为优化黏稠油垂直上升水环输送工艺提供了理论基础，对工程实践具有一定的参考价值。
参考文献
[1] A. Sarris, A. C. Payatakes. Advanced non-Newtonian liquid transport: prediction and experimental validation for a power-law fluid in a vertical riser using horizontal oil jets, Int. J. Multiphase Flow., 2006, 32(7): 821-837.