液固两相流冲洗油管道的冲蚀磨损特性数值模拟及分析

以液固两相流冲洗油管道为研究对象,采用Realizableκ-ε湍流模型、随机轨道模型,结合液固两相流冲蚀磨损试验,建立修正的冲蚀磨损数理模型,数值预测典型工况下冲洗油管道内速度、压力、冲蚀磨损率等流动参数分布情况,分析了冲蚀磨损的形成机制.研究结果表明:受曲率半径影响,冲洗油管道冲蚀磨损速率随曲率半径的增加而减小;由于颗粒惯性及管内二次流影响,弯头中间区域外侧壁面和出口直管段内侧面磨损较为严重,三通管件的最大冲蚀磨损率位于孔口处,数值预测结果与失效解剖案例吻合.本文建立的冲蚀磨损定量预测方法,适用于压力管道的风险评定及寿命预测.

韧性金属材料冲蚀磨损机理的研究

在不同的冲击速度和冲角下对一种韧性金属材料(45钢)进行了冲蚀磨损实验,用金相方法和扫描电镜考察了试样上单个冲蚀坑和稳态冲蚀表面的形貌。根据实验结果并结合前人的工作,分析了韧性金属材料的冲蚀机理,提出了一个相应的冲蚀磨损理论模型。

高产天然气井放喷管汇弯管冲蚀磨损特性研究

目的研究高产天然气井气固两相流对放喷管汇的冲蚀机理及规律。方法利用CFD软件对放喷管汇冲蚀进行研究,使用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程求其气相的运动状态,并用离散相模型(DPM)计算出颗粒运动轨迹。然后使用Oka冲蚀磨损模型开展弯管角度、弯管位置、放喷量等5种因素与壁面冲蚀规律研究,最后使用最大冲蚀速率、壁面质量损失以及管汇刺漏时间等3种指标评价管汇的冲蚀特性。结果在控制单因素变量的前提下,随着含砂率从1%增长到5%时,弯管最大冲蚀速率增加了约4倍;随着放喷量从3.0×10^(5)m^(3)/d增加到5.1×10^(6)m^(3)/d时,最大值出现在1.0×10^(6)m^(3)/d附近,弯管最大冲蚀速率相比3.0×10^(5)m^(3)/d增加了3.7倍;当弯管角度从90°增加到165°时,最大冲蚀速率下降了85%,但120°弯管最大冲蚀速率最大;随着弯管距出口距离从5 m增加到30 m时,最大冲蚀速率下降了86%;当颗粒形状系数从0.67增加到1时,最大冲蚀速率增大了5倍。结论含砂率与最大冲蚀速率相关度最大,弯管位置与最大冲蚀速率的相关度最小。最大冲蚀速率随含砂率、颗粒形状系数的增加而增大,随弯管角度和距出口直管段长度的增加而减小,但120°弯管冲蚀最严重。随放喷量的增加,弯管最大冲蚀速率呈现出先增大、后减小、最后趋于平稳的规律。

固-液两相流充填管道输送冲蚀磨损数值研究

为探究充填管道在输送过程中的冲蚀磨损机理，基于工程流体力学理论及颗粒输送力学模型，引入离散颗粒轨道模型、塑性冲蚀磨损模型。对某矿山复杂充填管路条件下浆体特性对管道冲蚀磨损影响进行研究。结果表明，浆体流速、黏度以及颗粒尺寸对管道冲蚀磨损影响显著，颗粒形状影响较弱。高流速下，弯管磨损最为严重。直管段磨损较轻且分布较为均匀，流速降低。主要磨损部位偏向弯管出口部位；弯管部位最大磨损值在15°-30°以及60°～75°之间；此外，粒径较小时，磨损严重程度随粒径增加而增大，粒径达到600μm后．最大磨损值随粒径增加呈现下降趋势。