液固两相流对活动弯头的冲蚀研究
发布时间：2021-03-26 15:51
为了探究流体在输送中对活动弯头的冲蚀规律,以?76. 2 mm （3 in） 10型长半径活动弯头为研究对象,建立了该型号活动弯头的物理模型。利用Fluent软件进行仿真分析,分别针对活动弯头的安装角度、流体进口速度、固体颗粒质量流量及固体颗粒直径等因素进行了数值模拟。研究结果表明:流体对活动弯头的冲蚀速率随着安装角度的增加呈现出先增大后减小的变化规律,并且在安装角度为3π/8时冲蚀速率达到最大值;随着流体进口速度的增大,其对活动弯头的冲蚀速率逐渐增大,其增长速率也逐渐增大;冲蚀速率与固体颗粒质量流量呈线性正相关关系;当固体颗粒直径增大时,冲蚀速率呈现出先减小后增大的变化规律,在颗粒直径为150μm时达到最小值,在颗粒直径大于500μm时,冲蚀速率的增长趋于平缓。研究结果可为活动弯头的进一步优化设计提供参考。
【文章来源】：石油机械. 2019,47(10)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
?76.2mm10型长半径活动弯头物理模型Fig.1Physicalmodelof?76.2mmtype10long
嫣逋?窕??。边界条件包括流体进口速度和出口压力，流体中固体颗粒的运动采用DPM模型描述。3结果与分析3.1不同安装角度对活动弯头冲蚀的影响活动弯头安装角度的不同直接导致其内部流场的不同。为了研究不同安装角度对活动弯头冲蚀的影响，分别以安装角度为0、π/8、π/4、3π/8、π/2、5π/8、3π/4、7π/8及π的?76.2mm10型长半径活动弯头为计算对象，设流体的进口速度为10m/s，固体颗粒直径为200μm、出口压力为70MPa。从计算结果中选3幅活动弯头的冲蚀云图，如图2所示。由图2可知，流体对管道冲蚀最严重的部位是出口段弯头的外侧内壁。为了研究方便，截取安装角度为0时x=0平面上的流体湍动能云图，如图3所示。图2不同安装角度下活动弯头的冲蚀云图Fig.2Thebendpipeunionerosiondistributionatdifferentinstallationangles图3x=0平面流体湍动能云图Fig.3Fluidturbulentkineticenergydistributionatx=0planar从图3可以看出，在上游管道中，流体刚进入活动弯头时，流体的湍动能较小，流动较为平稳，固体颗粒对管壁的冲蚀作用较小。经过进口段的弯头后，靠近下游的流体湍动能明显增大，流体流速也增大，流体介质中的固体颗粒在离心力的作用下都靠近管道外侧流动，使得该处固体颗粒与管壁发生碰撞的次数和强度都变大，造成活动弯头出口段外侧内壁冲蚀严重。从计算结果可以看出，冲蚀速率随着进出管道安装角度的变化而变化，两者之间的关系如图4所示。从图4可以看出:当安装角度逐渐增大时，流体介质对活动弯头的冲蚀速率呈现先增大后减小的变化规律;当安装角度为3π/8时，冲蚀速率达到最大值。图4冲蚀?
?8、π/2、5π/8、3π/4、7π/8及π的?76.2mm10型长半径活动弯头为计算对象，设流体的进口速度为10m/s，固体颗粒直径为200μm、出口压力为70MPa。从计算结果中选3幅活动弯头的冲蚀云图，如图2所示。由图2可知，流体对管道冲蚀最严重的部位是出口段弯头的外侧内壁。为了研究方便，截取安装角度为0时x=0平面上的流体湍动能云图，如图3所示。图2不同安装角度下活动弯头的冲蚀云图Fig.2Thebendpipeunionerosiondistributionatdifferentinstallationangles图3x=0平面流体湍动能云图Fig.3Fluidturbulentkineticenergydistributionatx=0planar从图3可以看出，在上游管道中，流体刚进入活动弯头时，流体的湍动能较小，流动较为平稳，固体颗粒对管壁的冲蚀作用较小。经过进口段的弯头后，靠近下游的流体湍动能明显增大，流体流速也增大，流体介质中的固体颗粒在离心力的作用下都靠近管道外侧流动，使得该处固体颗粒与管壁发生碰撞的次数和强度都变大，造成活动弯头出口段外侧内壁冲蚀严重。从计算结果可以看出，冲蚀速率随着进出管道安装角度的变化而变化，两者之间的关系如图4所示。从图4可以看出:当安装角度逐渐增大时，流体介质对活动弯头的冲蚀速率呈现先增大后减小的变化规律;当安装角度为3π/8时，冲蚀速率达到最大值。图4冲蚀速率与安装角度关系曲线Fig.4Ｒelationoferosionrateandinstallationangle3.2流体进口速度对活动弯头冲蚀的影响流体进口速度是影响冲蚀的重要因素，它会对活动弯头的冲蚀速率产生较大影响。选取进出管道角度为π/4的?76.2mm10型长半径活动弯头作为计算模型，固体颗粒直径为200μm
【参考文献】：
期刊论文
[1]油气管道弯头冲蚀仿真研究及影响因素分析[J]. 闫宏伟,崔子梓,焦彪彪,汪洋. 热加工工艺. 2018(06)
[2]高压管汇冲蚀磨损规律研究[J]. 涂亚东,徐小兵,殷华锋,杜娇,陈飞跃,邱杰. 石油机械. 2018(02)
[3]基于斯托克斯数的弯管冲蚀数值模拟[J]. 周三平. 腐蚀与防护. 2017(07)
[4]含砂石油对管道冲蚀的CFD模拟[J]. 吴欢欢,梁晓瑜,邓智强. 石油机械. 2014(03)
[5]基于CFD的排屑管路弯头局部冲蚀磨损研究[J]. 黄勇,王雪东,王京印,张锐. 石油机械. 2014(02)
[6]基于FLUENT的输油管道弯头冲蚀分析[J]. 梁光川,聂畅,刘奇,何莎,李明,陈定朝. 腐蚀与防护. 2013(09)
[7]冲蚀角度和弯头几何尺寸对冲蚀磨损的影响研究[J]. 林楠,兰惠清,崔钺,赵超. 科学技术与工程. 2013(18)
[8]凝析气田集输管道弯管冲刷腐蚀数值计算[J]. 刘勇峰,吴明,赵玲,吕露,姜永明. 腐蚀与防护. 2012(02)
[9]节流器内液-固两相流固体颗粒冲蚀数值模拟[J]. 李国美,王跃社,孙虎,亢力强,王燕令,何仁洋. 石油学报. 2009(01)
博士论文
[1]输气管道中颗粒属性及流场作用对冲蚀磨损的影响研究[D]. 林楠.北京交通大学 2017
硕士论文
[1]水煤浆管道输送中冲蚀数值模拟研究[D]. 申鹏飞.西安石油大学 2017
本文编号：3101845
【文章来源】：石油机械. 2019,47(10)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
?76.2mm10型长半径活动弯头物理模型Fig.1Physicalmodelof?76.2mmtype10long
嫣逋?窕??。边界条件包括流体进口速度和出口压力，流体中固体颗粒的运动采用DPM模型描述。3结果与分析3.1不同安装角度对活动弯头冲蚀的影响活动弯头安装角度的不同直接导致其内部流场的不同。为了研究不同安装角度对活动弯头冲蚀的影响，分别以安装角度为0、π/8、π/4、3π/8、π/2、5π/8、3π/4、7π/8及π的?76.2mm10型长半径活动弯头为计算对象，设流体的进口速度为10m/s，固体颗粒直径为200μm、出口压力为70MPa。从计算结果中选3幅活动弯头的冲蚀云图，如图2所示。由图2可知，流体对管道冲蚀最严重的部位是出口段弯头的外侧内壁。为了研究方便，截取安装角度为0时x=0平面上的流体湍动能云图，如图3所示。图2不同安装角度下活动弯头的冲蚀云图Fig.2Thebendpipeunionerosiondistributionatdifferentinstallationangles图3x=0平面流体湍动能云图Fig.3Fluidturbulentkineticenergydistributionatx=0planar从图3可以看出，在上游管道中，流体刚进入活动弯头时，流体的湍动能较小，流动较为平稳，固体颗粒对管壁的冲蚀作用较小。经过进口段的弯头后，靠近下游的流体湍动能明显增大，流体流速也增大，流体介质中的固体颗粒在离心力的作用下都靠近管道外侧流动，使得该处固体颗粒与管壁发生碰撞的次数和强度都变大，造成活动弯头出口段外侧内壁冲蚀严重。从计算结果可以看出，冲蚀速率随着进出管道安装角度的变化而变化，两者之间的关系如图4所示。从图4可以看出:当安装角度逐渐增大时，流体介质对活动弯头的冲蚀速率呈现先增大后减小的变化规律;当安装角度为3π/8时，冲蚀速率达到最大值。图4冲蚀?
?8、π/2、5π/8、3π/4、7π/8及π的?76.2mm10型长半径活动弯头为计算对象，设流体的进口速度为10m/s，固体颗粒直径为200μm、出口压力为70MPa。从计算结果中选3幅活动弯头的冲蚀云图，如图2所示。由图2可知，流体对管道冲蚀最严重的部位是出口段弯头的外侧内壁。为了研究方便，截取安装角度为0时x=0平面上的流体湍动能云图，如图3所示。图2不同安装角度下活动弯头的冲蚀云图Fig.2Thebendpipeunionerosiondistributionatdifferentinstallationangles图3x=0平面流体湍动能云图Fig.3Fluidturbulentkineticenergydistributionatx=0planar从图3可以看出，在上游管道中，流体刚进入活动弯头时，流体的湍动能较小，流动较为平稳，固体颗粒对管壁的冲蚀作用较小。经过进口段的弯头后，靠近下游的流体湍动能明显增大，流体流速也增大，流体介质中的固体颗粒在离心力的作用下都靠近管道外侧流动，使得该处固体颗粒与管壁发生碰撞的次数和强度都变大，造成活动弯头出口段外侧内壁冲蚀严重。从计算结果可以看出，冲蚀速率随着进出管道安装角度的变化而变化，两者之间的关系如图4所示。从图4可以看出:当安装角度逐渐增大时，流体介质对活动弯头的冲蚀速率呈现先增大后减小的变化规律;当安装角度为3π/8时，冲蚀速率达到最大值。图4冲蚀速率与安装角度关系曲线Fig.4Ｒelationoferosionrateandinstallationangle3.2流体进口速度对活动弯头冲蚀的影响流体进口速度是影响冲蚀的重要因素，它会对活动弯头的冲蚀速率产生较大影响。选取进出管道角度为π/4的?76.2mm10型长半径活动弯头作为计算模型，固体颗粒直径为200μm
【参考文献】：
期刊论文
[1]油气管道弯头冲蚀仿真研究及影响因素分析[J]. 闫宏伟,崔子梓,焦彪彪,汪洋. 热加工工艺. 2018(06)
[2]高压管汇冲蚀磨损规律研究[J]. 涂亚东,徐小兵,殷华锋,杜娇,陈飞跃,邱杰. 石油机械. 2018(02)
[3]基于斯托克斯数的弯管冲蚀数值模拟[J]. 周三平. 腐蚀与防护. 2017(07)
[4]含砂石油对管道冲蚀的CFD模拟[J]. 吴欢欢,梁晓瑜,邓智强. 石油机械. 2014(03)
[5]基于CFD的排屑管路弯头局部冲蚀磨损研究[J]. 黄勇,王雪东,王京印,张锐. 石油机械. 2014(02)
[6]基于FLUENT的输油管道弯头冲蚀分析[J]. 梁光川,聂畅,刘奇,何莎,李明,陈定朝. 腐蚀与防护. 2013(09)
[7]冲蚀角度和弯头几何尺寸对冲蚀磨损的影响研究[J]. 林楠,兰惠清,崔钺,赵超. 科学技术与工程. 2013(18)
[8]凝析气田集输管道弯管冲刷腐蚀数值计算[J]. 刘勇峰,吴明,赵玲,吕露,姜永明. 腐蚀与防护. 2012(02)
[9]节流器内液-固两相流固体颗粒冲蚀数值模拟[J]. 李国美,王跃社,孙虎,亢力强,王燕令,何仁洋. 石油学报. 2009(01)
博士论文
[1]输气管道中颗粒属性及流场作用对冲蚀磨损的影响研究[D]. 林楠.北京交通大学 2017
硕士论文
[1]水煤浆管道输送中冲蚀数值模拟研究[D]. 申鹏飞.西安石油大学 2017
本文编号：3101845
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3101845.html
