第8期
2009年8月
文章编号：1001-3997（2009）07-0035-03
机械设计与制造
MachineryDesign＆Manufacture
35
一种新型的气液旋流分离器设计
王红玲
许昌461000）（许昌学院电气信息工程学院，
Designofanewtypeofgas-liquidcycloneseparator
WANGHong-ling
(CollegeofElectricalandInformationEngineeringofXuchangUniversity，Xuchang461000，China)
【摘要】介绍了一种新型的气液分离器，分析了气液分离机理，并对分离器主要结构进行了设计
计算，并在Fluent工作环境中对气液两相流场进行了数值模拟，结果表明了该设计的正确性、科学性。
关键词：旋流分离器；分离机理；数值模拟
【Abstract】Anewtypeofgas-liquidlcycloneseparatorisintroduced，theworkingtheoryisanalysedandthemainstructureisdesignedandcounted，thenumericalsimulationofthegas-liquidtwophasefloeintheseparatorsimulationsisfinishedintheFluentworkingcondition.Thesimulationresultindicatesthedesigniscorrectandscientific.
Keywords：Cycloneseparator；Separatingtheory；Numericalsimulation
文献标识码：A
是将井筒内循环出来的气体与液体分离，从而保持正常的钻井工作。与容器式分离器相比，柱状气液旋流器（Gas-LiquidCylin－dricalCyclone，简写GLCC）具有结构简单、价格低廉、重量轻等特点，基本不需任何维护，而且易于安装及操作。针对这一情况，设计了一台适用欠平衡钻井施工的管柱式气液旋流分离器。
1气液分离机理
管柱式旋流气液分离器由入口区（段）、入口分流区、漩涡区、气泡区、液滴区、气相和液相出口配管等部分组成，如图1所示。
1.1入口区
由于管柱式旋流分离器主要依靠旋流产生的离心力实现气液的高效分离，而入口结构决定了分离器的入口气液相分布及气液相切向入口速度的大小，因此入口结构是影响管柱式旋流分离器分离特性的关键因素之一。Kouba的实验研究表明，采用向下倾斜的入口管，保证入口管流型呈现分层流将在很大程度上改善气液分离效果，扩展管柱式旋流分离器的适用范围，最佳倾斜角为（-27）°，这样在重力作用下有利于形成分层流，实现气液两相的初步分离。
＊来稿日期：2008-10-15
中图分类号：TH12
气液分离器是欠平衡装备配套中的比较关键的设备，其作用
1.2入口分流区
入口分流区即与入口槽连接的筒体部分，如图1所示。气液相经入口槽进入入口分流区实现气液的初步分离，上部的气相、下部的液相分别沿筒壁旋转形成旋流场。
1.3漩涡区
经初步分离的液相以切向速度沿筒壁旋转形成强制旋流。除壁面附近，该旋流可看作刚体转动。
1.4气泡区和液滴区
在分离器上部，气相为连续相，液滴分散其中，称液滴区；下连续相做涡旋运动时，由于气液相密度差，分散部则称为气泡区。
相粒子（气泡或液滴）与连续相间存在滑脱。研究分散相粒子的运动轨迹，可以分析分离特性。
1.4.1气泡轨迹分析
在漩涡区，较大直径的气泡容易被掳获分出，因此气泡轨迹的研究区域是从漩涡底部开始的涡流区。根据相关计算可知，实现气泡分离的必要条件是壁面处气泡运动至中心气核的时间应少于气泡随连续相—液相流出分离器的时间。
1.4.2液滴轨迹分析
图1GLCC结构图
经过入口分流区初步分离后的旋转气流携带液滴进入分离器上部的液滴区，与气泡区不同的是，由于分散粒子液滴的密度大于连续相气相密度，液滴被甩向器壁。液滴能够分出的必要条件是分离器中心处的液滴到达器壁的时间应短于液滴随旋转气流流出分离器的时间，到达器壁的液滴，在旋转气流的作用下，将在器壁上形成螺旋状薄层液流沿器壁向下流动分出，完成气液分离。
2分离器主要结构设计
已知日处理液量：900m3/d=0.0104m3/s，日处理气量：90m3/d=0.00104m3/s，另外，设计工况为低气油比工况。
36
王红玲：一种新型的气液旋流分离器设计
0.15
第8期
2.1计算分离器直径
分离器直径的选取应避免气相中夹带液滴，以气相折算速度表示，即气相折算速度不能大于气流中出现液滴时的临界速度。算法确定υbz（r）=kemr，最后求得气泡在GLCC内穿过的整个轴向距离△zb=
υsl-υbzdr=
bz乙
0.15-0.0008dr=1.51m。
研究表明，保持液相入口切向流速υtls和液相流速υl的比为40时，旋流分离效果最佳。根据入口喷嘴分析，取液相入口切向速度0.5
为：υ，得出分离器的直径：d4ql
tls=6m/ssep=
=
4×0.0104
0.5
lcrit=
0.2972（m），经圆整后取dsep=300mm。
2.2分离器的高度计算
为避免气相夹带液滴，并参考传统立式分离器的沉降分离段的处理方法，确定该分离器上半部分高度为：h=1.00mm。
2.2.1入口分流区的高度
因经初步分离的液体在入口下方旋转一周后才形成旋流，在这个过程中形成入口分流区。在入口分流区内流体作螺旋运动，所需的时间t=4πr=2π×0.15＝πs，
入口分流区高度h=1gt2=tl1×9.81×（π2
＝0.12m。
2.2.2旋涡区的高度
已知ρl=1500kg/m3，ρg=1.185kg/m3，υtl=6m/s，得旋涡区高度Lυ
=z|r=R-z|r=0=
（ρl-ρ）g+3ρg
υtl2（1500-1.185）+3×1.1852g
×6
=0.46m。平衡液位示意图，如图2所示。
图2平衡液位示意图
2.2.3气泡轴向距离计算
下部液相空间的高度选取，应保证液相在分离器内有足够的停留时间使气泡得以分出进入上部气相空间。根据实践经验，当筒体直径小于1英寸时液相空间高度取（1～1.5）m。对于大直径的旋流分离器，根据建立的气泡轨迹模型，求解气泡（气泡直径取500μm）自器壁进入中心气核实现分离在轴向上穿过的距离△zb，显然液相空间的高度应不小于△zb。因为分离器的设计直径是300mm，故应根据建立的气泡轨迹模型，求解下部液相空间的高度△zb=
υsl-υbz（r）dr，结合气泡径向速度分布公式υbz（r）=
bz姨
，混合物的密度分布公式ρ（mr）=ρg+lρm
l-ρ）g·
r
n
S
，液相切向速度分布公式υ（tlr
）=υr
tlsS
，通过试
另外，通过分离能力计算，求得气泡最小驻留时间tmin=r02-r2≈r02=0.293s，旋流器的最小长度lmin=1g·tmin2=0.421m。002.3平衡计算及液封高度的确定
在分离器工作过程中，可能出现两种极端情况：（1）气量特别大，以至气体压力p1足以克服排液管线的能量的消耗，使气体以连续相从泥浆出口排出；（2）液量特别大，为了克服排液管线的能量消耗，液面上升，有可能出现液相从排气管线排出。为避免这两种情况的发生，在研究气液相在输送过程的能量平衡时，需要确定液封高度z2和气液混合物的进口高度。
2.3.1气室压力p1的确定
在管中流动的气体由于温度和压力沿管长变化，其流速和密度也会有显著的变化。dρ+υdυ+λ1Gυ2dl=0，通用气体定律：ρ=pM，经过相关代换，Rpdp-（4p2T2q2dp+λ1q54pTdl=0，假设流动为等温，0GG0积分上式得：p12-2×（4p0q02MTln（p1=p32+λ12
G（4p0q00G30
MTLG，最后运算结果：p1=1.132×105Pa。
式中：ρ—泥浆密度；p1—气室内绝对压力；
p3—排气管出口绝对压力；DG—排气管内径；LG—排气管长度；M—摩尔质量；
m—气体质量；R—气体常数；λG—出气管路沿程阻力系数。
2.3.2液封高度Z2的确定
为了保证泥浆正常从泥浆出口排出，必须提供一定的液柱高度Z1和气室压力p1以补偿输送泥浆消耗的能量。选择第一断面为分离器内液面，第二断面为泥浆出口处，建立两断面的能量平p+Z1+υ2=p+Z2
+υ21+λL+Σξ），通过计算取L
Z1=1.9m，Z2=1.00m。
通过计算，设计中GLCC工艺尺寸综合参数，如表1所示。
表1GLCC各工艺尺寸
分离工况
GLCC尺寸
入口管
GLCC回路
q1qs气液工作上部下部直径排液管排气管
（m3/s）（m3/s）比压力直径
高度高度（MPa）（mm）（mm）（mm）（mm）
直径直径
（mm）（mm）0.01040.001041：10
0.8
300
1000
2.3
40
65
20
3强度设计
已知设计压力为0.8MPa，最大工作压力为1.2MPa，工作温度为常温，容器尺寸准300mm（立式），工作介质为有毒、易燃。
3.1筒体厚度计算
假设计算厚度为（6～16）mm，查文献得许用应力［σ］t
=170MPa，
根据单层圆筒厚度计算公式δ=pcDI1.32×300=＝C（
No.8Aug.2009
1.17mm，设计厚度：δd=δ+c2=1.17+2=3.17mm
机械设计与制造37
3.2封头设计
封头采用标准椭圆形封头，材料为16MnR，当厚度为（6～16）mm时，［σ］当厚度为（16～36）mm时，［σ］t=170MPa，t=163MPa。椭圆形状系数：k=1
D12+2］＝1，2+"椭圆的厚度δ=#i
2
2
i
kpD1×1.32×300=＝1.17mm，根据有关公式t
c及文献参考，设计壁厚δd=δ+c2=1.17+2=3.17mm，再加上2mm的又由钢材标准规格，名义厚腐蚀余量，名义厚度至少应取5mm，度应取为6mm。
设备风载荷和风弯矩计算、地震弯矩计算、偏心弯矩计算限于文章篇幅，不在具体赘述。
图7排液口流场矢量图图8排气口附近流场流速矢量分布图
由图4～图6可以清楚的看出钻井液通过进口管进入分离器图后确实产生产生了强烈旋流，沿径向速度矢量逐渐增大。图7、8逼真的反映了液相和气相的速度场的矢量分布，气相、液相流向各自的出口，在离心式分离器中实现了对气液的分离。
混合液发生气液分离后，各相按一定的比例浓度分布。液相的体积分数，如图9所示。
由图9可以看出，气液混合物经过分离后，在分离器的上半部分泥浆的体积分数几乎是零，泥浆在分离器的下半部分和排液管中的体积分数明显高于进口管附近的体积分数，特别是在分离器的底部和排液管线中泥浆的体积分数几乎是100%，十分有利的证明了钻井液在分离器内实现了气液的分离。
由图10可以看出在气体出口管内充满气体，携带液量可以忽略。在垂直于旋转轴的截面内，含液量随着半径的增大而增大，这是因为离心力与半径的平方成正比关系，在强旋流场中，高密度的液相沿径向向外运动抛向壁面，较小密度的气相向中心聚集转而向上运动。
4气液两相流场的数值模拟
使用Fluent的前处理器Gambit来离心式分离器三维流道模型的建立及网格的划分，计算网格数7万左右，湍动能、湍湍耗散气相残差收敛精度为10。在率和连续性议程的收敛精度为10，
-4
-3
计算中，设定每天处理量：液体900m/d，气体90m/d，入口流速为
3
3
6m/s，其中A为入口管截面面积。钻井液密度1500kg/m，粘度
3
0.05Pa·s，来液中气体体积分数为9.09%，气泡直径0.8mm，气体的密度1.185kg/m。
3
边界条件采取如下设置：
（1）入口边界条件为入口速度，速度大小根据流量计算得出，入口湍流值按水力直径大小及湍流强度给定，同时给定分散相的体积分数；
）溢流出口边界选取流动充分发展条件，同时给出分流比；（2
底流出口边界条件为压力出口；
）壁面边界条件：流动边界采用无滑移固壁条件，并使用标（3
准壁面函数法确定固壁附近流动。
建立起的设备三维模型，如图3所示。原型气液分离器流场模拟分析，如图4～图10所示。
图9纵向剖面泥浆体积分数分布图图10纵向剖面气体体积分数分布
5结束语
主要对分离器的各重要零部件进行了设计计算以及流场分该管柱式旋流式分离器可分离气泡小，效率较高，分离器体积析。
使得相对较小，维修量小，工作稳定。旋流式分离器的这些特点，该分离器在钻井过程中用于泥浆的处理具有实用性和可靠性，并
图3设备三维模型
图4进口附近壁面速度场
具有广阔的应用前景。
参考文献
1赵立新，朱宝军.离心式气液分离器内流声的数值模拟与结构优化［J］.化工机械，2007，34（2）：90～94
2韩占中，王敬，兰小平.FLUENT-流体工程仿真计算实例应用［M］.北京：北京理工大学出版社，2004（6）
3冯进，丁凌云等.离心式气液分离器主要结构参数分析［J］.石油机械，2007，35（2）：19～20
4KantorowitzE，DeginaR，KritsA.Fittingcorrectlyshapedsplinestoshiplinesgivenbyinaccuratepoints［J］.ShipTechnologyResearch，2000，47：
图5Z=1.0m横向截面流场矢量图图6Z=1.7m横向截面流场矢量图63～66
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文章编号：1001-3997（2009）07-0035-03
机械设计与制造
MachineryDesign＆Manufacture
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一种新型的气液旋流分离器设计
王红玲
许昌461000）（许昌学院电气信息工程学院，
Designofanewtypeofgas-liquidcycloneseparator
WANGHong-ling
(CollegeofElectricalandInformationEngineeringofXuchangUniversity，Xuchang461000，China)
【摘要】介绍了一种新型的气液分离器，分析了气液分离机理，并对分离器主要结构进行了设计
计算，并在Fluent工作环境中对气液两相流场进行了数值模拟，结果表明了该设计的正确性、科学性。
关键词：旋流分离器；分离机理；数值模拟
【Abstract】Anewtypeofgas-liquidlcycloneseparatorisintroduced，theworkingtheoryisanalysedandthemainstructureisdesignedandcounted，thenumericalsimulationofthegas-liquidtwophasefloeintheseparatorsimulationsisfinishedintheFluentworkingcondition.Thesimulationresultindicatesthedesigniscorrectandscientific.
Keywords：Cycloneseparator；Separatingtheory；Numericalsimulation
文献标识码：A
是将井筒内循环出来的气体与液体分离，从而保持正常的钻井工作。与容器式分离器相比，柱状气液旋流器（Gas-LiquidCylin－dricalCyclone，简写GLCC）具有结构简单、价格低廉、重量轻等特点，基本不需任何维护，而且易于安装及操作。针对这一情况，设计了一台适用欠平衡钻井施工的管柱式气液旋流分离器。
1气液分离机理
管柱式旋流气液分离器由入口区（段）、入口分流区、漩涡区、气泡区、液滴区、气相和液相出口配管等部分组成，如图1所示。
1.1入口区
由于管柱式旋流分离器主要依靠旋流产生的离心力实现气液的高效分离，而入口结构决定了分离器的入口气液相分布及气液相切向入口速度的大小，因此入口结构是影响管柱式旋流分离器分离特性的关键因素之一。Kouba的实验研究表明，采用向下倾斜的入口管，保证入口管流型呈现分层流将在很大程度上改善气液分离效果，扩展管柱式旋流分离器的适用范围，最佳倾斜角为（-27）°，这样在重力作用下有利于形成分层流，实现气液两相的初步分离。
＊来稿日期：2008-10-15
中图分类号：TH12
气液分离器是欠平衡装备配套中的比较关键的设备，其作用
1.2入口分流区
入口分流区即与入口槽连接的筒体部分，如图1所示。气液相经入口槽进入入口分流区实现气液的初步分离，上部的气相、下部的液相分别沿筒壁旋转形成旋流场。
1.3漩涡区
经初步分离的液相以切向速度沿筒壁旋转形成强制旋流。除壁面附近，该旋流可看作刚体转动。
1.4气泡区和液滴区
在分离器上部，气相为连续相，液滴分散其中，称液滴区；下连续相做涡旋运动时，由于气液相密度差，分散部则称为气泡区。
相粒子（气泡或液滴）与连续相间存在滑脱。研究分散相粒子的运动轨迹，可以分析分离特性。
1.4.1气泡轨迹分析
在漩涡区，较大直径的气泡容易被掳获分出，因此气泡轨迹的研究区域是从漩涡底部开始的涡流区。根据相关计算可知，实现气泡分离的必要条件是壁面处气泡运动至中心气核的时间应少于气泡随连续相—液相流出分离器的时间。
1.4.2液滴轨迹分析
图1GLCC结构图
经过入口分流区初步分离后的旋转气流携带液滴进入分离器上部的液滴区，与气泡区不同的是，由于分散粒子液滴的密度大于连续相气相密度，液滴被甩向器壁。液滴能够分出的必要条件是分离器中心处的液滴到达器壁的时间应短于液滴随旋转气流流出分离器的时间，到达器壁的液滴，在旋转气流的作用下，将在器壁上形成螺旋状薄层液流沿器壁向下流动分出，完成气液分离。
2分离器主要结构设计
已知日处理液量：900m3/d=0.0104m3/s，日处理气量：90m3/d=0.00104m3/s，另外，设计工况为低气油比工况。
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王红玲：一种新型的气液旋流分离器设计
0.15
第8期
2.1计算分离器直径
分离器直径的选取应避免气相中夹带液滴，以气相折算速度表示，即气相折算速度不能大于气流中出现液滴时的临界速度。算法确定υbz（r）=kemr，最后求得气泡在GLCC内穿过的整个轴向距离△zb=
υsl-υbzdr=
bz乙
0.15-0.0008dr=1.51m。
研究表明，保持液相入口切向流速υtls和液相流速υl的比为40时，旋流分离效果最佳。根据入口喷嘴分析，取液相入口切向速度0.5
为：υ，得出分离器的直径：d4ql
tls=6m/ssep=
=
4×0.0104
0.5
lcrit=
0.2972（m），经圆整后取dsep=300mm。
2.2分离器的高度计算
为避免气相夹带液滴，并参考传统立式分离器的沉降分离段的处理方法，确定该分离器上半部分高度为：h=1.00mm。
2.2.1入口分流区的高度
因经初步分离的液体在入口下方旋转一周后才形成旋流，在这个过程中形成入口分流区。在入口分流区内流体作螺旋运动，所需的时间t=4πr=2π×0.15＝πs，
入口分流区高度h=1gt2=tl1×9.81×（π2
＝0.12m。
2.2.2旋涡区的高度
已知ρl=1500kg/m3，ρg=1.185kg/m3，υtl=6m/s，得旋涡区高度Lυ
=z|r=R-z|r=0=
（ρl-ρ）g+3ρg
υtl2（1500-1.185）+3×1.1852g
×6
=0.46m。平衡液位示意图，如图2所示。
图2平衡液位示意图
2.2.3气泡轴向距离计算
下部液相空间的高度选取，应保证液相在分离器内有足够的停留时间使气泡得以分出进入上部气相空间。根据实践经验，当筒体直径小于1英寸时液相空间高度取（1～1.5）m。对于大直径的旋流分离器，根据建立的气泡轨迹模型，求解气泡（气泡直径取500μm）自器壁进入中心气核实现分离在轴向上穿过的距离△zb，显然液相空间的高度应不小于△zb。因为分离器的设计直径是300mm，故应根据建立的气泡轨迹模型，求解下部液相空间的高度△zb=
υsl-υbz（r）dr，结合气泡径向速度分布公式υbz（r）=
bz姨
，混合物的密度分布公式ρ（mr）=ρg+lρm
l-ρ）g·
r
n
S
，液相切向速度分布公式υ（tlr
）=υr
tlsS
，通过试
另外，通过分离能力计算，求得气泡最小驻留时间tmin=r02-r2≈r02=0.293s，旋流器的最小长度lmin=1g·tmin2=0.421m。002.3平衡计算及液封高度的确定
在分离器工作过程中，可能出现两种极端情况：（1）气量特别大，以至气体压力p1足以克服排液管线的能量的消耗，使气体以连续相从泥浆出口排出；（2）液量特别大，为了克服排液管线的能量消耗，液面上升，有可能出现液相从排气管线排出。为避免这两种情况的发生，在研究气液相在输送过程的能量平衡时，需要确定液封高度z2和气液混合物的进口高度。
2.3.1气室压力p1的确定
在管中流动的气体由于温度和压力沿管长变化，其流速和密度也会有显著的变化。dρ+υdυ+λ1Gυ2dl=0，通用气体定律：ρ=pM，经过相关代换，Rpdp-（4p2T2q2dp+λ1q54pTdl=0，假设流动为等温，0GG0积分上式得：p12-2×（4p0q02MTln（p1=p32+λ12
G（4p0q00G30
MTLG，最后运算结果：p1=1.132×105Pa。
式中：ρ—泥浆密度；p1—气室内绝对压力；
p3—排气管出口绝对压力；DG—排气管内径；LG—排气管长度；M—摩尔质量；
m—气体质量；R—气体常数；λG—出气管路沿程阻力系数。
2.3.2液封高度Z2的确定
为了保证泥浆正常从泥浆出口排出，必须提供一定的液柱高度Z1和气室压力p1以补偿输送泥浆消耗的能量。选择第一断面为分离器内液面，第二断面为泥浆出口处，建立两断面的能量平p+Z1+υ2=p+Z2
+υ21+λL+Σξ），通过计算取L
Z1=1.9m，Z2=1.00m。
通过计算，设计中GLCC工艺尺寸综合参数，如表1所示。
表1GLCC各工艺尺寸
分离工况
GLCC尺寸
入口管
GLCC回路
q1qs气液工作上部下部直径排液管排气管
（m3/s）（m3/s）比压力直径
高度高度（MPa）（mm）（mm）（mm）（mm）
直径直径
（mm）（mm）0.01040.001041：10
0.8
300
1000
2.3
40
65
20
3强度设计
已知设计压力为0.8MPa，最大工作压力为1.2MPa，工作温度为常温，容器尺寸准300mm（立式），工作介质为有毒、易燃。
3.1筒体厚度计算
假设计算厚度为（6～16）mm，查文献得许用应力［σ］t
=170MPa，
根据单层圆筒厚度计算公式δ=pcDI1.32×300=＝C（
No.8Aug.2009
1.17mm，设计厚度：δd=δ+c2=1.17+2=3.17mm
机械设计与制造37
3.2封头设计
封头采用标准椭圆形封头，材料为16MnR，当厚度为（6～16）mm时，［σ］当厚度为（16～36）mm时，［σ］t=170MPa，t=163MPa。椭圆形状系数：k=1
D12+2］＝1，2+"椭圆的厚度δ=#i
2
2
i
kpD1×1.32×300=＝1.17mm，根据有关公式t
c及文献参考，设计壁厚δd=δ+c2=1.17+2=3.17mm，再加上2mm的又由钢材标准规格，名义厚腐蚀余量，名义厚度至少应取5mm，度应取为6mm。
设备风载荷和风弯矩计算、地震弯矩计算、偏心弯矩计算限于文章篇幅，不在具体赘述。
图7排液口流场矢量图图8排气口附近流场流速矢量分布图
由图4～图6可以清楚的看出钻井液通过进口管进入分离器图后确实产生产生了强烈旋流，沿径向速度矢量逐渐增大。图7、8逼真的反映了液相和气相的速度场的矢量分布，气相、液相流向各自的出口，在离心式分离器中实现了对气液的分离。
混合液发生气液分离后，各相按一定的比例浓度分布。液相的体积分数，如图9所示。
由图9可以看出，气液混合物经过分离后，在分离器的上半部分泥浆的体积分数几乎是零，泥浆在分离器的下半部分和排液管中的体积分数明显高于进口管附近的体积分数，特别是在分离器的底部和排液管线中泥浆的体积分数几乎是100%，十分有利的证明了钻井液在分离器内实现了气液的分离。
由图10可以看出在气体出口管内充满气体，携带液量可以忽略。在垂直于旋转轴的截面内，含液量随着半径的增大而增大，这是因为离心力与半径的平方成正比关系，在强旋流场中，高密度的液相沿径向向外运动抛向壁面，较小密度的气相向中心聚集转而向上运动。
4气液两相流场的数值模拟
使用Fluent的前处理器Gambit来离心式分离器三维流道模型的建立及网格的划分，计算网格数7万左右，湍动能、湍湍耗散气相残差收敛精度为10。在率和连续性议程的收敛精度为10，
-4
-3
计算中，设定每天处理量：液体900m/d，气体90m/d，入口流速为
3
3
6m/s，其中A为入口管截面面积。钻井液密度1500kg/m，粘度
3
0.05Pa·s，来液中气体体积分数为9.09%，气泡直径0.8mm，气体的密度1.185kg/m。
3
边界条件采取如下设置：
（1）入口边界条件为入口速度，速度大小根据流量计算得出，入口湍流值按水力直径大小及湍流强度给定，同时给定分散相的体积分数；
）溢流出口边界选取流动充分发展条件，同时给出分流比；（2
底流出口边界条件为压力出口；
）壁面边界条件：流动边界采用无滑移固壁条件，并使用标（3
准壁面函数法确定固壁附近流动。
建立起的设备三维模型，如图3所示。原型气液分离器流场模拟分析，如图4～图10所示。
图9纵向剖面泥浆体积分数分布图图10纵向剖面气体体积分数分布
5结束语
主要对分离器的各重要零部件进行了设计计算以及流场分该管柱式旋流式分离器可分离气泡小，效率较高，分离器体积析。
使得相对较小，维修量小，工作稳定。旋流式分离器的这些特点，该分离器在钻井过程中用于泥浆的处理具有实用性和可靠性，并
图3设备三维模型
图4进口附近壁面速度场
具有广阔的应用前景。
参考文献
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图5Z=1.0m横向截面流场矢量图图6Z=1.7m横向截面流场矢量图63～66