极地船波纹换热管冲蚀磨损研究与防护

针对极地船波纹管换热器中进入冰晶颗粒对管路产生严重腐蚀磨损问题,采用CFD中欧拉-拉格朗日离散框架的DPM模型及腐蚀磨损模型研究流速、冰晶颗粒直径和含冰率条件变化对水平直波纹管磨损特性的影响。结果表明:波纹管磨损严重位置发生在波纹与直管衔接处、波谷处以及与流速相对的波峰面,且出口直管段磨损最为严重,而水平光滑圆管顶部位置磨损比较严重,但波纹管的磨损率均大于相同条件下光滑直管的磨损率;流速对磨损率影响最大,可使波纹管使用寿命减少10倍以上;冰晶颗粒直径对波纹管磨损影响较小;含冰率对管壁磨损也有很大影响,含冰率为10%时波纹管使用寿命比含冰率为2%时的减少4.2倍。根据以上研究结果提出了相应的防护措施。     

振动对冰级船海水管道冲蚀磨损的影响及防护

目的研究海水管道在振动工况下受冰晶颗粒的冲蚀磨损规律,提出极地船海水管道系统优化措施,保障船舶在极地区域安全航行。方法通过CFD(计算流体动力学)中的离散相模型、冲蚀磨损模型和动网格技术,研究不同振动工况下冰晶两相流对水平和竖直方向布置的90°弯管冲蚀磨损特性,预测管道使用寿命变化情况。结果弯管磨损严重区域随振动工况发生改变,振动对水平弯管的磨损比对竖直弯管的大;振幅一定时,竖直弯管使用寿命均高于水平弯管,水平弯管从218.64 d降低到最小的12.75 d,竖直弯管从332.40d降到43.12 d。振幅为1 mm时,水平弯管在频率为10~20 Hz之间出现使用时间转折突变的现象,从112.01d增大到173.24 d,然后又大幅减小。结论振动对90°海水管道的使用寿命产生显著影响,80 Hz、2 mm振动工况的管道使用寿命比无振动时减少了205.89天。