90°弯管冲蚀磨损的数值模拟研究

利用FLUENT软件中的DPM模型,对含少量固体的90°液体管道内的冲蚀磨损情况进行了数值计算,得到了90°弯管中冲蚀磨损最严重的部位,并且流体对弯管的冲蚀磨损速率随着弯管中流体速度的增大而呈线性增加,随着弯管中颗粒含量的增加而呈线性增加,且弯管的最佳弯曲半径为R=1.5D或R=2D。     

90°弯管内湍流流动的数值模拟

进行了90°弯管内湍流流动的数值模拟实验。结果表明,切向速度在开始旋转阶段内侧的速度增大、压力减小,外侧速度降低、压力增大;当转过60°截面后,外侧的速度增大、压力减小,内侧速度降低、压力增大。弯管内流体旋转产生的离心力导致压力分布的变化,使得弯管内流体产生垂直于主流切向速度的轴向速度和径向速度,形成了二次流。90°弯管流场是主流切向速度与二次流的叠加,呈现出复杂的三维流动特性。     

90°弯管内冲蚀磨损的试验研究和数值计算

通过将试验和数值计算相结合的方法,研究了90°弯管的流场,确定了数值计算模型,即湍流模型选择RNG k-ε模型,求解时选择SIMPLE求解器,冲蚀磨损的计算选择离散相模型(DPM模型),计算结果表明:弯管中冲蚀磨损最严重的位置在弯管弯曲外侧70°~90°之间。     

90°弯管流动加速腐蚀的实验和数值模拟

针对超\超超临界机组给水、疏水系统的流动加速腐蚀(FAC)问题,采用了实验和数值模拟相结合的方法来分析90°弯管的腐蚀情况。实验中,利用电化学方法测得不同入口速度下弯管的FAC速率,并对实验数据分析;利用数值模拟的方法,计算出不同入口速度下弯管的流场;最后,基于M.I.T模型,在常温条件下简化90°弯管的FAC模型,结合场协同理论从流体动力学角度分析了弯管不同位置的FAC分布的特点及影响因素,得出在沿流动方向上传质系数越高,指向截面中心的径向速度越大,弯管FAC速率越大。     

水平90°弯管内冰浆流体流动特性的数值模拟

以水平面上90°弯管内冰浆流体等温流动为研究对象,采用双流体混合模型,借助于计算流体力学(CFD)模拟方法,研究了90°弯管内冰浆流体三维流动特性.结果表明,冰浆流体在弯管内湍流流动过程中,会呈现出类似于单相流体流经弯管时的二次流现象.弯管内的二次流动加剧了冰粒子与液体相间的混合,使得冰粒子在弯管出口截面处趋于均布.通过比较不同湍流模型计算获得的冰浆流体管道压降,发现模拟值与实验值间的相对误差均可控制在士20％内,但模型精度不尽相同;当浆体处于低速高浓度区域时,k-ε湍流模型预测效果较为理想.随着冰粒子浓度降低,由k-ω和SA(Spalart-Allmaras)湍流模型得到的管道压降模拟结果与实验测试值更为接近.     

90°分模面橡胶模具加工工艺

普通橡胶O形圈模具加工工艺比较成熟,而有特殊要求的90°分模面的0形圈模具加工较难,本文介绍了根据多次实践和总结而得到的比较实用的该类模具的加工工艺。     

基于Fluent的90°弯管冲蚀磨损的结构改善

本文采用数值计算的方法,研究了90°弯管内的冲蚀磨损情况,针对弯管外侧受到流体冲蚀磨损较严重的结果,对90°弯管处的结构以设置导流片的方式进行了改善。研究过程中发现,在弯头处设置导流片,管道的冲蚀磨损速率会降低,最优情况是在弯头处设置一片导流片,且导流片距弯管内侧壁面约为0.36D,此时管道的冲蚀磨损速率明显降低。对弯管结构的改善可以大大延长在役管道的使用寿命。     

输油管道冲蚀磨损数值模拟研究

管道冲蚀泄漏是石油化工工业中经常发生的一种失效形态,管道的运行是否安全可靠直接影响石化企业的安全。本文采用RNG k-ε湍流模型,对某炼油厂的输油管线进行数值模拟研究,根据计算得到的壁面剪切应力的大小来表征管道冲蚀磨损的风险大小,并对不同位置管件的冲蚀风险进行排序。模拟结果表明,输油管线的最大壁面切应力出现在盲三通水平出口侧的下底面处,该部位最容易发生冲蚀破坏。本文的研究结果可为工程实际中定点冲蚀监检提供直观、准确的布点指导。     

输气管道冲蚀磨损数值模拟研究

管道冲蚀泄漏是石油炼制工业中经常发生的一种失效形态,是管道安全运行过程中亟待解决的热点问题之一。为研究输气管线的冲蚀磨损分布规律,采用DPM计算模型,对某集输场站输气管线的流场和磨损情况进行数值模拟研究,根据计算得到的磨损速率大小对管件磨损风险进行排序。研究结果表表明:在相同条件下,盲三通、三通和弯头的磨损速率要高于直管,盲三通、三通和弯头的磨损速率要根据流速和流向等综合判定。对于较长直管线,由于固体颗粒的沉降,导致管线底部发生轻微磨损。该研究可指导输气管道的检测,节约管道系统的运行检测成本,切实提高输气管道系统运行的适应性、可靠性、长期性和安全性。     

铝颗粒点火数值模拟

分析了准稳态铝颗粒在高温氧化剂中由于传热和表面的化学反应导致升温-熔化-升温-点火的过程，建立了铝颗粒点火模型，并对点火过程进行数值模拟。计算结果给出了对流传热、辐射传热、熔化热和异相表面反应热等对点火的影响。研究结果表明在点火过程中，铝的氧化在颗粒温度达到一定温度（T〉1000K）时才比较明显；点火时铝单质质量分数随环境温度的升高而略有增加，与颗粒尺寸无关；点火延时随着环境温度升高和颗粒半径的减小而缩短。     

石化管道冲蚀磨损的数值模拟分析

以某炼厂柴油管线为研究对象,对柴油流经的管线进行流场分析。利用Fluent对该柴油管线进行数值模拟计算。研究结果表明:该管线冲蚀最严重的部位在弯管与盲三通之间靠近弯管内拱壁面中心位置,此处受到的剪切应力最大。该研究可指导石化管道的检测,可以有效提高输气管道系统运行的安全性、可靠性,并能显著节约管道系统的检测成本。     

0°和90°缠绕角圆和非圆截面梁在拉弯载荷下的位移计算

本文提出一种0°和90°缠绕角圆和非圆截面梁在拉弯载荷作用下的变形计算方法。本法将圆或非圆截面梁化分为有限个梁元进行位移、应变、应力分析,通过坐标转换,将各梁元的位移和载荷在梁上进行整合,从而得出0°和90°缠绕角圆或非圆截面梁在拉弯载荷作用下的分析模型。文中将理论计算结果与有限元数值计算结果进行对比,理论计算结果与数值实验结果有较好的一致性。结果说明,本文提出的计算方法可应用于0°和90°缠绕角圆和非圆截面梁在拉弯载荷作用下的分析计算。     

微米颗粒污垢特性的数值模拟

通过分析微米级颗粒污垢的特性研究了其在圆管内的沉积过程。首次将雷诺应力方程、拉格朗日方程与相关经验公式相结合建立颗粒污垢沉积和剥蚀的数值模型,用来计算颗粒污垢热阻。以20μm氧化镁颗粒为例,计算结果与实验污垢热阻值吻合良好。结果表明:随着流速的增加,污垢热阻渐近值有所降低;随着颗粒浓度的增加,结垢速率加快,污垢热阻渐近值明显增大;污垢热阻渐近值随管段入口温度的升高而降低。     

SCR蜂窝状脱硝催化剂磨损数值模拟研究

催化剂磨损是引起SCR催化剂失效的主要原因之一。基于计算流体力学软件对催化剂端面和孔壁磨损进行数值模拟研究,讨论了催化剂孔径大小、多层布置间距、孔道堵塞对催化剂磨损的影响。结果表明,催化剂孔径大小对催化剂端面磨损率影响不大,与孔壁磨损率呈反比;催化剂多层布置时,第二层催化剂的端面磨损率随布置间距的增加先增加后保持不变,而孔壁磨损率先减小后维持不变;当催化剂孔道堵塞时,堵塞孔附近孔的外壁面磨损加剧,导致孔壁磨损率明显增加,而端面磨损率变化不大,因此在工程实际运行中,应避免催化剂的堵塞。     

SCR蜂窝状脱硝催化剂磨损数值模拟研究

催化剂磨损是引起SCR催化剂失效的主要原因之一。基于计算流体力学软件对催化剂端面和孔壁磨损进行数值模拟研究,讨论了催化剂孔径大小、多层布置间距、孔道堵塞对催化剂磨损的影响。结果表明,催化剂孔径大小对催化剂端面磨损率影响不大,与孔壁磨损率呈反比;催化剂多层布置时,第二层催化剂的端面磨损率随布置间距的增加先增加后保持不变,而孔壁磨损率先减小后维持不变;当催化剂孔道堵塞时,堵塞孔附近孔的外壁面磨损加剧,导致孔壁磨损率明显增加,而端面磨损率变化不大,因此在工程实际运行中,应避免催化剂的堵塞。     

90°圆形截面弯管内流动的大涡模拟

以90°圆形截面弯管为研究对象,以水为介质对管内流场采用4种模型进行数值模拟,并与实验值对比.结果表明,在Re=13000~60000条件下,大涡模拟模型在弯管区的时均速度和压力降与实验值吻合较好,Re 60000时下弯管区不同角度横截面处流场二次流有2个主涡,位置由对称半截面附近逐渐向弯管内侧发展,同时形成一个由弯管壁面和管中二次流综合诱导引起的马蹄涡;弯管段静压力分布显示,45°横截面弯管内、外两侧的压力差最大,此角度是流体出现流动分离现象的临界角度.     

固液分离旋流器壁面磨损的数值模拟

基于计算流体力学(CFD)方法, 应用Fluent软件中雷诺应力模型和离散相模型, 对重分散相颗粒分离旋流器壁面的磨损情况进行了模拟研究。结果表明, 旋流分离器壁面的磨损以局部磨损为主;在入口环形区域, 颗粒对壁面的主要磨损为冲击磨损;在圆筒体和圆锥体区域, 颗粒对壁面的主要磨损为磨削磨损;磨损最严重的部位在旋流分离器的底流口。入口环形空间磨损最严重的位置在圆周方向上100°~110°;圆柱筒体壁面的磨损成螺旋向下的带状分布;越接近锥体末端, 圆锥体壁面的磨损越严重, 在底流口处达到磨损峰值。旋流分离器内部颗粒浓度高的部位磨损严重;同时入口速度增加, 旋流分离器壁面各个部位的磨损率也会相应增大。这些结果为旋流分离器的设计及应用提供了一定的指导。     

基于修正Archard模型的聚醚醚酮磨损数值模拟

基于端面摩擦磨损实验,研究了摩擦条件对聚醚醚酮(PEEK)磨损率的影响,并以此建立了PEEK的修正Archard磨损计算模型。结合有限元分析软件与网格自适应处理技术,该磨损计算模型被用于实现PEEK在多种摩擦工况下的仿真与预测模拟,模拟结果与试验结果吻合良好,说明提出的磨损模型与数值模拟方法的合理性,适用于PEEK在复杂接触条件下的磨损预测。