基于ANSYS Workbench的天然气渐扩管冲蚀磨损仿真模拟

为了研究含砂天然气集输管道渐扩管的冲蚀磨损现象。运用ANSYS软件建立渐扩管流场的Euler多相流、流固耦合及冲蚀模型，分析渐扩管的应力分布、流动特性及冲蚀效果，并与突扩管进行比较；通过改变管道入口流速、颗粒粒径、颗粒质量流率等参数，对渐扩管流场特性及冲蚀规律进行分析。结果表明，渐扩管应力集中在喉部及出口管段内壁面，冲蚀区域集中在出口管段下表面及出口处，出口管段冲蚀区域呈“椭圆形”，出口处冲蚀区域呈“U”形；突扩管应力集中在进口管段与出口管段交界处的上壁面，冲蚀区域位于进口管段；渐扩管冲蚀速率随入口流速增加先增大后减小再增大，随颗粒粒径的增加先增大后减小最终趋于稳定，随颗粒质量流率增加呈线性增长；相同条件下，突扩管最大等效应力是渐扩管的1.73倍，变形位移是渐扩管的1.77倍，而渐扩管冲蚀较为严重，最大冲蚀速率是突扩管的1.7倍。