基于CFD的弯管冲刷磨损数值模拟研究

发布时间：2021-09-01 10:13

　　弯管在油气集输管道中应用广泛,但容易发生冲刷磨损而造成泄漏事故,因此有必要对其冲刷磨损因素进行深入研究。基于流体动力学原理,借助CFD软件,应用DPM模型对油气集输管网中弯曲管道进行流场分析。结果表明:弯曲管道的冲刷磨损受到流体流速、管径以及曲率半径等多种因素影响;流体对管道冲刷磨损影响最大区域集中在弯管外侧;受到的冲刷磨损速率与入口流速和管径成正比;增大曲率半径会减弱流体对弯管内壁冲刷磨损的影响。该研究结论可为管道冲刷磨损防护提供一定的理论依据。 

【文章来源】：油气田地面工程. 2020,39(03)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

典型90°弯曲管道物理模型

采用FLUENT前处理软件GAMBIE对弯曲管道物理模型进行网格划分，图2所示为典型90°弯曲管道网格划分图。进行数值模拟计算之前对网格独立性进行考核，综合考虑计算结果精度、误差和计算时间，最终选择网格数为165 000个。根据网格考核尺寸不同物理模型划分网格数量如表1所示。本文借助CFD软件，采用DPM模型，入口边界条件采用速度进口，出口边界条件采用压力出口，管道两侧内壁设置法向和切向反弹系数为多项式函数，压力和速度采用SIMPLEC方式进行耦合，相处理方式选用COMPRESSIVE。环境温度为25℃，重力加速度为9.81 m/s2。其中法向和切向反弹系数为多项式函数，采用系统默认值进行设置。

(1）管内压力分布。图3所示为典型90°弯管管内压力分布云图。在入口处直管段其压力分布均匀，当到达弯管段时，由于离心力的作用，弯管段外侧壁面所受压力远远大于内侧壁面，相差约15 MPa；由于粒子在弯管处碰撞的能量损失，出口处弯管段的压力分布趋于均匀，但是其压力值较入口处相比下降了约1个数量级。因此，从流动过程中的管内压力分布来说，弯管处的外侧壁面受到的作用力远远大于内侧壁面，并且在弯管处的碰撞作用消耗了大量的能量。图4 弯管湍动能分布云图

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3376795