弯管铝合金低压铸造工艺设计及优化

介绍了弯管的造型过程、浇注系统设计,并基于Camoft的数值模拟分析.对弯管在低压铸造过程中的铸造缺陷进行了预测.通过改进浇注系统、放置冷铁,使铸件得到有效地补缩,从而大大提高了铸件的合格率.     

合金元素对铁基耐磨堆焊合金性能的影响

采用碳弧堆焊方法成功研制了一种耐磨料磨损铁基堆焊合金,该合金为多元复合强化合金,合金系为Cr-B-Ni-W-V.通过对比堆焊层的平均硬度、磨料磨损试验的磨损失重及微观组织的分析,研究了堆焊合金系统的耐磨料磨损性能.同时系统地讨论了合金元素Cr,B,Ni,W,V对堆焊层金属的组织、硬度和耐磨性的影响规律,从而确定了堆焊合金系统的最佳合金元素含量.结果表明,Cr元素的含量为24.5%～25.5%,B元素的含量为1.30%～1.40 %,W元素的含量为3.9%～4.2%,V元素的含量为3.0%～3.2%时,堆焊合金系的配比适当,堆焊层具有较好的硬度及耐磨性.     

凝析气田集输管道弯管冲刷腐蚀数值计算

凝析气田集输管道中介质的流态和成分比较复杂,容易引起管道弯管发生冲刷腐蚀,导致管道事故。针对这一现象,将计算流体的方法引入到弯管的冲刷腐蚀的研究中,根据流体流动的规律,建立了弯管冲刷腐蚀的数学模型。根据气田集输管道中的实际运行参数,模拟三种工况下管道弯管中流体的运动。结果显示,管道中确实存在最大剪切应力和最大含液率的区域,并且气相介质流速越大,冲刷腐蚀越严重;弯管结构的改变,引起管道内介质流速和湍流强度等参数发生改变。研究成果可为研究流体力学因素对管道冲刷腐蚀的影响提供指导依据,还可以用以指导实际管道的腐蚀检测和结构的优化,减少气田事故的发生。     

高压压裂液对JY-50压裂弯管冲蚀行为影响的数值模拟

目的研究在水力压裂作业中,高压压裂液对JY-50压裂弯管冲蚀磨损的影响规律及其主要影响因素。方法基于液-固两相流理论、FLUENT冲蚀模型,为消除误差,应用FLUENT3次重复性分析并取平均值,得到支撑剂密度、粒径、质量浓度、压裂液流速的变化对弯管冲蚀行为的影响。结果压裂弯管的易冲蚀区域为弯管段靠近出口的内壁面外侧区域和接近弯管出口的直管区域。随着支撑剂密度和粒径的增大,最大冲蚀速率均增大,支撑剂密度从2500 kg/m3增大到3500 kg/m3时,最大冲蚀速率增长了0.69倍,粒径从0.074 mm增大到0.54 mm时,最大冲蚀速率增长了1.45倍,但二者对平均冲蚀速率数值影响变化不大。支撑剂质量浓度的增大,导致冲蚀速率呈近似线性增大,从40 kg/m3增大到210 kg/m3时,最大冲蚀速率增长了2.3倍,平均冲蚀速率增长了1.526倍。流速从5 m/s增大到25 m/s时,最大冲蚀速率平均增长了34.30倍,平均冲蚀速率也增长了34.85倍。结论对JY-50压裂弯管冲蚀行为及影响进行了数值模拟,获得了压裂液的参数变化对压裂弯管的冲蚀影响规律,综合最大冲蚀速率和平均冲蚀速率数值及其增长倍数分析,压裂液流速是冲蚀速率增长的主要因素,对弯管冲蚀磨损影响显著。     

气固两相流饲料输送管道结构优化研究

目的 针对饲料输送管道气固两相流对弯管壁面冲蚀磨损严重的问题,提出一种在弯管外侧加设辅助气流的新型结构.方法 运用计算流体力学方法,采用离散相模型(Discrete Phase Model,DPM)研究普通和新型弯管的冲蚀磨损情况,模型的有效性通过普通弯管压降梯度实验加以验证.通过分析两种弯管的流场分布情况,进一步研究空气进口速度、颗粒质量流量和颗粒粒径等因素对弯管冲蚀磨损的影响.结果 随着空气进口速度的增加,弯管的平均冲蚀磨损速率先减小、后增大,但新型弯管的平均冲蚀磨损速率降低了7.1％～8.5％,且当空气进口速度为35 m/s时,平均冲蚀磨损速率最小.当颗粒质量流量增加时,弯管平均冲蚀磨损速率基本呈线性增长,但新型弯管平均冲蚀磨损速率的增长速率略小于普通弯管,且平均冲蚀磨损速率降低了8.2％～9.7％.当颗粒粒径增加时,弯管的平均冲蚀磨损速率先急剧增大、后平缓变化,但新型弯管平均冲蚀磨损速率降低了8.2％～17％.结论 通过研究发现,弯管外侧均存在冲蚀磨损,但新型结构均能有效减小弯管的冲蚀磨损.颗粒质量流量对弯管冲蚀磨损的影响最大,且颗粒质量流量越大,平均冲蚀磨损速率越大.颗粒粒径对降低弯管冲蚀磨损的效果最好,且颗粒粒径越小,效果越佳.     

修复除尘管道用耐磨铁基堆焊合金的组织和性能

采用手工电弧焊在45钢上堆焊一种耐磨铁基堆焊合金。借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及材料试验机研究了堆焊铁基合金的组织和性能。结果表明,焊态耐磨铁基合金中存在高合金马氏体,其硬度为42.7 HRC,经500℃保温2 h后,堆焊合金的硬度为44.5 HRC,耐磨性有所提高。     

煤液化弯管冲蚀磨损的数值模拟研究

针对煤液化工业管道系统中弯管部位的冲蚀磨损问题,通过二次开发将磨损模型嵌入到FLUENT中模拟计算磨损率大小及磨损位置,将计算结果与试验数据相对比以验证模型的正确性,再将磨损模型应用到煤液化管道的冲蚀磨损预测研究中。结果表明:煤粉直径小于80μm时,磨损率随着粒径增大明显降低;最大磨损率与冲击速度成指数增长;最大磨损率随着管道弯曲角度增大而降低;弯径比为3时磨损率较小且磨损分布均匀。     

基于试验的CO2输送弯管电化学腐蚀模拟

在CO2饱和水溶液中对X70、X80和X90管线钢进行电化学试验.使用COMSOL Multiphysics软件建立三电极体系的简化模型,基于试验数据验证了模拟方法的适用性.最后建立X80管线钢弯管的几何模型,对其进行电化学腐蚀模拟,分析弯管表面电位和腐蚀电流密度分布,及弯管不同部位的电流密度.结果表明:弯管表面电位分...     

半球形突起弯管冲蚀特性数值研究

目的 设计一种带有半球形突起的表面结构,以减轻弯管在气固两相流中受到的冲蚀,并对其冲蚀分布和内部的流场结构进行分析.方法 采用CFD-DPM方法,将气相作为连续相,颗粒作为离散相,结合双向耦合、RNG k-ε湍流模型、Finnie冲蚀预测模型、Grant颗粒反弹模型和粗糙度模型进行计算,将试验数据与计算结果进行对比,以...     

90°弯管冲蚀磨损仿真分析

在石油行业中,冲蚀磨损已成为输送管道损坏的一个重要原因.针对石油输送管道中90°弯管内壁冲蚀严重的问题,采用CFD数值模拟的方法对液固两相流弯管冲蚀进行研究,并对数值分析模拟结果采用最小二乘法进行非线性拟合,获得了颗粒直径、颗粒质量流率、流体速度、流体粘度、管道直径、管道弯径比等因素对90°弯管冲蚀磨损的影响规律,同时...     

基于Fluent的异径偏心弯管环烷酸冲蚀分析

在高温环烷酸腐蚀环境中,应用Fluent软件对不同结构尺寸的异径偏心弯管弯头与变径后直管段内的流场进行了数值模拟。根据流速、剪切力等流体力学参数的变化情况,结合高温环烷酸腐蚀机理,分析了流场对异径偏心弯管冲蚀的影响,预测并验证了异径偏心弯管易腐蚀的部位。结果表明:异径偏心弯管弯头两侧与外侧还有变径后直管段180°~360°附近壁面上的剪切力较大,易发生环烷酸冲蚀;弯头内侧剪切力随直管段长度增大而增大,弯头两侧剪切力随直管段长度增大而减小,弯头外侧剪切力不随直管段长度改变而改变。因此,在实际检测中,对于直管段较长的异径偏心弯管,除了弯头两侧与外侧,还要注意弯头内侧的检查。     

低合金钢耐磨块熔模铸造的数值模拟

利用View Cast数值模拟软件,对低合金钢耐磨块的熔模铸造过程进行了充型和凝固过程模拟.结果表明:采用(Φ)12mm×40mm内浇道、(Φ)40mm×450mm直浇道、4×4堆垛方式的熔模铸造工艺能满足低合金钢耐磨块的铸造工艺要求,保证了铸件质量,且生产效率高,操作简单.     

具有肋条结构的气力输送弯管抗冲蚀优化设计

弯管冲蚀是不可忽视的重要问题,直接关系到管路输送系统的安全运行及管道的使用寿命。针对这一问题,提出一种四边形、等腰梯形和等腰三角形3种横截面形状的肋条,分别安装在弯头外径方向不同位置,并考虑均匀安装多个肋条对冲蚀的影响。采用CFD-DPM方法对所提出的具有肋条结构的弯管抗冲蚀特性进行数值模拟。模拟结果表明：肋条安装在颗粒壁面第一次碰撞之前,一定程度上抑制冲蚀,且肋条背部形成低速逆流循环区,保护该区域壁面。3种不同横截面形状的肋条中,抗冲蚀作用最佳的为等腰三角形肋。肋深越大,保护范围越大,但影响颗粒碰撞角度,增大颗粒与其碰撞频率,并非深度越大抗冲蚀性能越佳。弯头部分均匀分布多个肋条也具有明显的抗冲蚀特性。其结论可为弯管的抗冲蚀优化设计提供新的设计方案。     

斜平面导向轮胎模具底座耐磨板结构性能分析

斜平面模具底座耐磨板在闭模时起到支撑弓形座的作用,底座耐磨板磨损过大会导致侧板与花纹圈结合处出现错台,影响硫化轮胎的表面质量,底座耐磨板的形状大小也会影响模具传热过程中型腔内部的温度均匀性。通过对底座耐磨板的磨损和传热模拟分析可知:当底座耐磨板结构为梯形时,模具工作1.5万次时闭模瞬间磨损量可达0.083 mm,且花纹块上下点温差较大;当底座耐磨板结构为矩形时,模具工作1.5万次时闭模瞬间磨损量为0.32 mm,模具磨损量较大,但硫化时花纹块的温差较小。     

基于虚拟正交试验的热推弯管工艺参数优化设计

文章对热推弯管成形过程进行数值模拟,选取不同参数和水平进行正交试验设计,将管壁厚度和均匀性量化为壁厚的均值和方差,并基于该两项指标分析试验结果,得出牛角芯模的弯曲角度、扩径比、起始弯曲半径、推制速度、工模间摩擦系数对工艺的影响显著性和规律性,并获得较优的工艺参数值。验证实验结果表明,模拟及正交试验优化结果准确有效,推制管件达到壁厚减薄率和均匀性要求。     

基于ANSYS的耐磨铸球凝固过程温度场数值模拟

针对金属型耐磨铸球生产中常产生中心缩孔的现象,采用ANSYS软件,对耐磨铸球凝固过程温度场进行了模拟分析,得出了铸造缺陷可能产生的位置,根据模拟结果再对浇冒口形状进行合理设计,消除了铸球内部缩孔。同时,对铸球凝固时的温度进行了实测,计算结果与实测结果相符,证明该数值模拟方法具有准确性。     

基于斯托克斯数的弯管冲蚀数值模拟

利用计算流体力学数值模拟软件Fluent,采用DPM模型中的稳态方法和随机轨道模型,进行颗粒的运动轨迹追踪。考虑到离散相对连续相的影响,采用相间耦合方法,基于斯托克斯数(St)进行了一系列颗粒对弯管管壁的冲蚀数值模拟。结果表明:弯管入口直管段,冲蚀速率很小且均匀;在随后的弯管段,颗粒聚集较多,该处冲蚀速率较大;出口直管段,当St1时,冲蚀情况由弯管外侧沿着管壁逐渐均匀过渡到整个管壁四周,管壁最大冲蚀速率随St的增大而略有增大,但增幅很小。当St1时,颗粒在内外管壁之间变性跃移,管壁冲蚀呈现不连续的点状冲蚀,管壁最大冲蚀速率随St的增大而略有增大,增幅很小,但明显大于St1时的最大冲蚀速率。     

具有仿生内表面结构的弯管抗冲蚀特性数值分析

Pipeline erosion is an important problem that cannot be ignored in gas-solid two-phase flow. Erosion damages not only waste materials, consume energy and reduce equipment efficiency, but also accelerate equipment failure and reduce service life of equipment, resulting in greater economic losses. To solve this problem, from the perspective of bionics, the anti-erosion characteristics of transverse groove bionic surface with the triangle groove, rectangle groove and isosceles trapezoidal groove in gas-solid two-phase flow elbow were designed by referring to the body surface morphology of desert tamarisk and desert scorpion, and the erosion law of the elbow with bionic surface was discussed under different flow rates and mass flow rates. The best combination of erosion resistance was obtained by orthogonal test simulation design. CFD-DPM method, Finnie erosion model and Realizable k-ε model with vortex modification were adopted to carry out numerical simulation on the anti-erosion characteristics of the elbow with bionic surface structure by considering the bidirectional coupling between particle and fluid and study the effect of different flow rates and particle mass flow rates on the erosion. On the basis of numerical simulation, orthogonal test method was used to analyze the effect of three main parameters of the triangle groove bionic structure on anti-erosion characteristics. The numerical simulation results showed that the erosion of the elbow with bionic surface structure mainly occurred at the bottom of the groove in the 35°-60° area of the elbow, and the erosion was less in the concave area at the top. The three kinds of groove surface bionic structures could improve the wear resistance of the elbow. The maximum erosion rate of the ordinary elbow was 1.2×10-4 kg/(m2·s). The triangle groove had the best erosion resistance, and the maximum erosion rate was 38.33% higher than that of the ordinary elbow, followed by that of rectangle groove, which was 28% higher, and that isosceles trapezoidal groove, which was only 8.33% higher. The variation trend of the maximum erosion rate of the three biomimetic surface structures was the same as that of the ordinary elbow at different flow rates and particle mass flow rates, and the order of anti-erosion performance did not change with the change of flow rates and particle mass flow rates. Orthogonal test results showed that the affecting factors of erosion in the triangle groove were groove spacing, groove width and groove depth in turn. Under the simulation conditions, the best combination was the triangle groove with width of 4 mm, depth of 4 mm and spacing of 3mm, and the anti-erosion performance was improved by 41.5% compared with that of ordinary elbow. The bionic surface structure of the groove enhances the turbulence intensity of the fluid, leading to the flow field change around the groove structure, which is easy to be drawn by the fluid and reduces the collision between the particles and the wall. The height difference between the top and bottom of the groove absorbs the kinetic energy of particle collision and reduces the collision velocity, thus reducing erosion. The surface bionic structure with the best erosion resistance is the triangle groove, rectangle groove and isosceles trapezoidal groove. The affecting factors of erosion in the triangle groove are groove spacing, groove width and groove depth. This conclusion can provide a new idea for the design of anti-erosion characteristics of elbow. © 2023 Chongqing Wujiu Periodicals Press. All rights reserved.     

冰水两相流管道冲蚀磨损影响与防护

目的研究低温条件下冰晶颗粒随水流进入弯管并对弯管造成的冲蚀磨损,确定弯管关键防护区域。方法通过欧拉-拉格朗日双向耦合法,研究了冰晶颗粒的斯托克斯数、流速、粒径、质量流率以及管道弯径比对磨损特性的影响。结果冰晶颗粒的斯托克斯数会显著影响最大磨损率区域变化,当斯托克斯数由2.8增大至5.84时,最大磨损率区域由弯头内侧拱壁向弯头外拱壁与出口管道连接处转移,斯托克斯数高出或低于该范围时,最大磨损率位置不再发生变化,斯托克斯数的增加在一定范围内对最大磨损率没有绝对性影响。流速、粒径和质量流率的增大会使得最大磨损率不断升高,粒径和流速的变化会改变最大冲蚀磨损区域,而质量流率的改变对最大冲蚀磨损区域没有明显影响。弯径比的增大也会使得最大冲蚀磨损区域由弯头内拱壁向外拱壁与直管连接处转移,并降低最大磨损率。结论冰水两相流弯管的最大冲蚀磨损区域主要集中在弯头内拱壁、弯头外拱壁与出口直管连接处、靠近弯头侧壁三处,且大弯径比的管道可实现减磨防护。     

自润滑关节轴承磨损寿命研究方法现状与展望

自润滑关节轴承是依靠内外圈间的固体润滑材料实现润滑的一类关节轴承,其最主要的失效形式为磨损失效,对其磨损寿命的研究方法可分为基于计算机的数值计算和基于试验机的直接测试两大类。首先综述了目前应用最多的3种自润滑关节轴承寿命预测数值计算方法,包括有限元分析法、分子动力学法、人工神经网络方法,重点介绍了这几种方法的原理、主要研究方法和目前的研究现状。然后,总结了试验测试方法的主要研究内容,关节轴承磨损寿命试验机的研发是进行试验测试的前提,自润滑关节轴承磨损寿命分布规律是试验研究的主要内容,加速寿命试验是自润滑关节轴承试验最常用的手段。由此,分别从自润滑关节轴承磨损寿命试验机研发、自润滑关节轴承磨损寿命试验、加速试验在自润滑关节轴承试验研究中的应用等3个方面,探究了自润滑关节轴承磨损寿命直接试验方法的研究现状。最后展望了自润滑关节轴承磨损寿命研究的发展趋势。