固体颗粒浓度对水平管道磨损的影响分析
发布时间：2021-06-26 18:53
管道内部磨损是流程管道发生泄漏的主要原因之一,由于磨损导致的管道失效严重影响管道输送的安全性。本文采用数值仿真的方法,采用FLUENT软件分析了水平管道输送介质中固体颗粒的浓度对管道磨损的影响,得到了水平管道输送过程中已发生冲蚀磨损的区域以及在输送过程中固体颗粒在流体中的分布情况,并初步进行讨论,本论文的结果可对管道磨损的防护提供一定的借鉴和参考。
【文章来源】：教育现代化. 2019,6(34)
【文章页数】：2 页
【部分图文】：
管道网格划分
靥峁┮欢ǖ囊谰荨?二数值仿真研究对象为半径75mm，长度为1m的水平管道，管径为0.15m，采用FLUENT模拟软件，选取Mixture混合模型，采用速度进口，压力出口条件，四边形网格，底面网格间距为1，壁面网格间距设为0.5，三维实体和计算网格如图1所示。本文固体选用直径为0.1mm，密度2.73×103kg/m3的铝合金颗粒，液相为水，设流速为2.5m/s，分别计算了颗粒浓度为5%，10%，15%，20%四种条件下，水平管道的磨损情况，得到了冲蚀速率云图。图1管道网格划分三结果与讨论（a）5%（b）10%（c）15%（d）20%图2不同体积浓度条件下管道的冲蚀速率图（a）5%；（b）10%；（c）15%；（d）20%作者简介：吴学舜，男，汉族，浙江金华人，研究方向：固液两相流磨损特性。通讯作者：王艳萍，女，汉族，辽宁调兵山人，博士，副教授，研究方向：固液两相流离心泵磨损。
冲蚀磨损的部位是在水平管道的入口段底部，这一结果符合管道入口段的效应，随着进入管道的延长，磨损效应逐渐减弱，随着浓度从5%增加到15%，冲蚀磨损的速率显示增大，但时当浓度提高到20%时，结果出现了冲蚀速率下降的趋势，分析其原因可能是由于颗粒浓度的增加，颗粒之间的相互作用力增强，对管道避免的冲击能力减弱引起的，而当高浓度条件下，本文所采用的模型方程是否适用，流体是否仍满足不可压缩流体的条件，仍待在进一步的研究中。而同时在该模型下，固体颗粒在管道中的分布情况也与冲蚀速率的趋势相一致，如图3所示：(a)5%(b)10%(c)15%(d)20%图3不同体积浓度的介质流动过程中颗粒的分布（a）5%；（b）10%；（c）15%；（d）20%固液两相流体以一定的速度进入管道，在管道流动过程中，固体颗粒同时会发生沉降，或者由于颗粒之间的碰撞而落到管道的底部，因而在图上反映出入口段底部浓度均高于管道其他区域，浓度在5%-15%的三个算例里，底部浓度是递进增加的，而浓度为20%的算例显示下降，这个结果同图2的规律一致，结合图2(d)，可以推论浓度提高时，固液两相流动速度的协调性更高，也可以从一定程度上反映，固相颗粒浓度较低时，颗粒对管道的碰撞磨损会大于流动的冲刷磨损，以上问题尚需进一步的深入理论研究和实验验证。四结论本文用FLUENT软件仿真分析了直径为0.1mm，密度2.73×103kg/m3的铝合金颗粒，在不同体积浓度下（5%，10%，15%，20%）以2.5m/s的速度进入水平管道对管道造成的冲蚀磨损情况，仿真结果表明，在管道入口段的底部所受的来流冲击最大，冲蚀速率最高，冲蚀速率受固体颗粒浓度的影响，但不呈线性关系，当浓度达到20%时，本算例的冲蚀速率和颗粒分布的特征值（区域）出现不升高反?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FLUENT的管道磨损分析及换边规律研究[J]. 刘培坤,胡兆文,杨兴华,张悦刊. 矿山机械. 2016(02)
[2]固-液两相流充填管道输送冲蚀磨损数值研究[J]. 过江,张碧肖. 科技导报. 2015(11)
[3]管道磨损因素与防治技术分析[J]. 孙运森. 煤炭技术. 2014(08)
[4]煤液化多相流输送管道冲蚀磨损分布预测及分析[J]. 偶国富,龚宝龙,李伟正,包金哲,金浩哲. 浙江理工大学学报. 2014(05)
[5]基于CFD的充填管道固液两相流输送模拟及试验[J]. 吴迪,蔡嗣经,杨威,王文潇,王章. 中国有色金属学报. 2012(07)
[6]水煤浆管道冲蚀磨损数值研究[J]. 余文岙,武建军,张朝阳,杜明俊,晁玲. 当代化工. 2011(03)
[7]碳化钨颗粒增强钢基复合材料的冲蚀磨损性能研究[J]. 李秀兵,方亮,高义民,邢建东. 摩擦学学报. 2007(01)
[8]水力机械中冲蚀磨损规律及抗磨措施研究进展[J]. 刘娟,许洪元,齐龙浩. 水力发电学报. 2005(01)
[9]金属在液固两相流中的冲刷腐蚀[J]. 丁一刚,王慧龙,郭兴蓬,郑家燊. 材料保护. 2001(11)
博士论文
[1]压裂管柱内固液两相流动特性及磨损机理研究[D]. 张书进.大庆石油学院 2010
硕士论文
[1]自由曲面空间网格结构网格划分、优化及力性能研究[D]. 江存.浙江大学 2015
本文编号：3251887
【文章来源】：教育现代化. 2019,6(34)
【文章页数】：2 页
【部分图文】：
管道网格划分
靥峁┮欢ǖ囊谰荨?二数值仿真研究对象为半径75mm，长度为1m的水平管道，管径为0.15m，采用FLUENT模拟软件，选取Mixture混合模型，采用速度进口，压力出口条件，四边形网格，底面网格间距为1，壁面网格间距设为0.5，三维实体和计算网格如图1所示。本文固体选用直径为0.1mm，密度2.73×103kg/m3的铝合金颗粒，液相为水，设流速为2.5m/s，分别计算了颗粒浓度为5%，10%，15%，20%四种条件下，水平管道的磨损情况，得到了冲蚀速率云图。图1管道网格划分三结果与讨论（a）5%（b）10%（c）15%（d）20%图2不同体积浓度条件下管道的冲蚀速率图（a）5%；（b）10%；（c）15%；（d）20%作者简介：吴学舜，男，汉族，浙江金华人，研究方向：固液两相流磨损特性。通讯作者：王艳萍，女，汉族，辽宁调兵山人，博士，副教授，研究方向：固液两相流离心泵磨损。
冲蚀磨损的部位是在水平管道的入口段底部，这一结果符合管道入口段的效应，随着进入管道的延长，磨损效应逐渐减弱，随着浓度从5%增加到15%，冲蚀磨损的速率显示增大，但时当浓度提高到20%时，结果出现了冲蚀速率下降的趋势，分析其原因可能是由于颗粒浓度的增加，颗粒之间的相互作用力增强，对管道避免的冲击能力减弱引起的，而当高浓度条件下，本文所采用的模型方程是否适用，流体是否仍满足不可压缩流体的条件，仍待在进一步的研究中。而同时在该模型下，固体颗粒在管道中的分布情况也与冲蚀速率的趋势相一致，如图3所示：(a)5%(b)10%(c)15%(d)20%图3不同体积浓度的介质流动过程中颗粒的分布（a）5%；（b）10%；（c）15%；（d）20%固液两相流体以一定的速度进入管道，在管道流动过程中，固体颗粒同时会发生沉降，或者由于颗粒之间的碰撞而落到管道的底部，因而在图上反映出入口段底部浓度均高于管道其他区域，浓度在5%-15%的三个算例里，底部浓度是递进增加的，而浓度为20%的算例显示下降，这个结果同图2的规律一致，结合图2(d)，可以推论浓度提高时，固液两相流动速度的协调性更高，也可以从一定程度上反映，固相颗粒浓度较低时，颗粒对管道的碰撞磨损会大于流动的冲刷磨损，以上问题尚需进一步的深入理论研究和实验验证。四结论本文用FLUENT软件仿真分析了直径为0.1mm，密度2.73×103kg/m3的铝合金颗粒，在不同体积浓度下（5%，10%，15%，20%）以2.5m/s的速度进入水平管道对管道造成的冲蚀磨损情况，仿真结果表明，在管道入口段的底部所受的来流冲击最大，冲蚀速率最高，冲蚀速率受固体颗粒浓度的影响，但不呈线性关系，当浓度达到20%时，本算例的冲蚀速率和颗粒分布的特征值（区域）出现不升高反?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FLUENT的管道磨损分析及换边规律研究[J]. 刘培坤,胡兆文,杨兴华,张悦刊. 矿山机械. 2016(02)
[2]固-液两相流充填管道输送冲蚀磨损数值研究[J]. 过江,张碧肖. 科技导报. 2015(11)
[3]管道磨损因素与防治技术分析[J]. 孙运森. 煤炭技术. 2014(08)
[4]煤液化多相流输送管道冲蚀磨损分布预测及分析[J]. 偶国富,龚宝龙,李伟正,包金哲,金浩哲. 浙江理工大学学报. 2014(05)
[5]基于CFD的充填管道固液两相流输送模拟及试验[J]. 吴迪,蔡嗣经,杨威,王文潇,王章. 中国有色金属学报. 2012(07)
[6]水煤浆管道冲蚀磨损数值研究[J]. 余文岙,武建军,张朝阳,杜明俊,晁玲. 当代化工. 2011(03)
[7]碳化钨颗粒增强钢基复合材料的冲蚀磨损性能研究[J]. 李秀兵,方亮,高义民,邢建东. 摩擦学学报. 2007(01)
[8]水力机械中冲蚀磨损规律及抗磨措施研究进展[J]. 刘娟,许洪元,齐龙浩. 水力发电学报. 2005(01)
[9]金属在液固两相流中的冲刷腐蚀[J]. 丁一刚,王慧龙,郭兴蓬,郑家燊. 材料保护. 2001(11)
博士论文
[1]压裂管柱内固液两相流动特性及磨损机理研究[D]. 张书进.大庆石油学院 2010
硕士论文
[1]自由曲面空间网格结构网格划分、优化及力性能研究[D]. 江存.浙江大学 2015
本文编号：3251887
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3251887.html
