天然气集输管道90°弯头冲蚀磨损规律研究

针对输气管道中90°弯头冲蚀磨损失效的问题,依据现场实际工况,利用CFD仿真软件建立相应的模型,探究集输管道输送气固两相流介质时固体颗粒冲击弯头壁面的冲蚀磨损规律。采用RNG k-ε湍流模型、DPM模型和E/CRC冲蚀磨损模型研究集输压力、不同重力方向、集输流速、集输管径以及颗粒大小对弯头冲蚀磨损的影响。结果表明:集输压力越大,弯头冲蚀磨损程度减轻,且磨损区域呈现由中部向出口、由外侧向内侧凹曲面移动的现象;重力会影响弯头冲蚀磨损程度以及磨损区域,重力场和气相主流场趋势相同时会加剧磨损;当气流速度超过临界集输流速时,冲蚀磨损情况加剧且最大磨损率出现区域后移;集输管径越小、颗粒直径越大时,冲蚀磨损越严重。     

带障碍90°方形弯管气固两相流冲蚀失效分析

为了研究固体颗粒属性及流场作用对输气管道冲蚀磨损的影响规律,建立了带障碍90°输气管道物理模型,利用Fluent软件进行仿真分析,分别针对不同的入口流速、不同的颗粒质量流量、不同颗粒粒径、不同颗粒形状系数进行了数值模拟分析。结果显示:流体入口流速从10 m/s增加到20 m/s时,弯管冲蚀速率一直增大;颗粒质量流量增大时,弯管冲蚀速率也随之增大,呈正相关关系;颗粒质量流量一定时,随着颗粒粒径增大,弯管冲蚀速率呈先减小后增大的趋势;颗粒形状从接近于圆形逐渐变尖锐(形状系数从1逐渐变小)的过程中,弯管冲蚀速率逐渐增大。     

L型气固两相流管道输送有限元分析

针对颗粒在密相输送过程中经常会出现的堵塞问题,运用气固两相流动理论中的欧拉—欧拉模型和湍流模型,使用流体有限元软件Fluent,对L型管道中的颗粒浓度分布规律进行数值模拟。分析和讨论气体风速、进口处颗粒的体积含量对L型管道内颗粒浓度分布以及出口处颗粒速度的影响。     

疏浚管道金属材料冲蚀磨损性能

疏浚工程中,输送管道内壁面受到泥砂浆的持续冲刷,导致管道冲蚀磨损严重。为选择输合理的输送管道材质,以提高疏浚管道的抗冲蚀性能,降低其维修和更换频率,采用冲蚀试验与理论分析的方法,以常见管材Q235为参照对象,对比5种可用于制作耐磨排泥管道的耐磨金属材料的冲蚀性能,包括Cr15铸铁、Cr26铸铁、Fedur®40合金、中锰钢、信铬钢。根据材料表面扫描电镜(SEM)图像,分析不同冲蚀角度下材料磨损类型。结果表明：冲蚀磨损过程中,各耐磨金属材料同时承受多种磨损作用,合金材料中起支撑作用的软质组分容易因切削、塑性疲劳断裂等因素而被剥离,而较硬的碳化物等组分则在松动后容易被颗粒撞击脱落;除Q235外,其余材料的磨损率均随着冲蚀角度的增加而增大;信铬钢、Fedur®40合金在中、小冲蚀角度下的耐磨性能表现优秀,若价格与加工性能合适,建议选作疏浚管道金属材料。     

充填输送管道冲蚀磨损分析

为研究高体积分数固-液两相流对输送管道的冲蚀磨损程度,采用计算流体力学（CFD）和固液两相流理论,建立冲蚀磨损及流场模型,采用欧拉模型中的稠密离散相模型（DDPM）,利用Ansys中的流体动力学模块,对输送管道中的颗粒流场特性和颗粒对管道的冲蚀磨损进行分析。结果表明,入口速度较低时冲蚀主要集中在水平管靠近出口附近,随着入口速度的增加,冲蚀区域逐渐移到弯管附近,且管道的最大冲蚀量有降低的趋势;冲蚀率的大小既与冲蚀速度有关,也与颗粒体积分数有关,当两者符合一定关系时,冲蚀率达到最大。     

页岩气压裂双弯头弯管冲蚀规律研究

为研究页岩气压裂双弯头弯管的冲蚀规律,基于液-固两相流模型和冲蚀理论建立双弯头弯管冲蚀模型,研究典型工况参数、双弯头弯管结构参数对双弯头弯管冲蚀速率的影响。研究表明:最大冲蚀速率发生在压裂液首先流经的第一个弯头外拱内壁后半部分,第二个弯头冲蚀区域前移且冲蚀区域增大;双弯头弯管的最大冲蚀速率,随压裂液流体速度、支撑剂颗粒体积分数的增加均增大,随着支撑剂颗粒粒径、双弯头弯管曲率半径的增大均减小;双弯头弯管上弯头与下弯头装配转角为20°~40°时,双弯头弯管的最大冲蚀速率较大。     

管道内气固两相流颗粒浓度和风速测量方法的试验研究

根据两相流压降与颗粒浓度具有确定的依赖关系，提出了一种利用现有送粉管道，在同一管线上选择送粉特性有差异的两段管道在线测量风速和煤粉浓度的新方法，此法的优点在于不破坏原有管线及其阻力特性，特别适合于采用乏气送粉和直吹式制粉系统的火电厂现场使用，通过建立试验及相应的在线测量系统进行了试验，表明该法是可行的。     

140MPa井口压裂四通管道冲蚀分析

压裂井口装置是页岩油开采过程中重要装置,而井口装置中的油管四通在开采中极易出现冲蚀磨损问题.针对四通管汇的冲蚀问题,基于creo模型和CFD方法,利用Fluent软件分析140MPa四通管汇冲蚀影响.结果 表明,四通管汇内壁冲蚀率随压力增大而增大,且内壁冲蚀现象严重区域为管汇交汇两侧与对应交汇连接处.     

基于Fluent的泥浆脉冲发生器冲蚀磨损规律研究

作为现代钻井系统的核心部件之一,连续脉冲发生器主要是利用过流面积的交错变化,使钻杆内流动的泥浆压力产生变化。其主要组成构件由定子和转子两部分组成,钻井液通过泥浆脉冲发生器时,会导致工具过流面积的交错变化,从而形成连续的压力脉冲。当钻井液通过泥浆脉冲发生器时,由于钻井液的流速较快,会产生明显的湍流现象。基于固液两流和冲蚀磨损理论,且钻井液主要是由水和细砂组成的多相流混合物,利用Fluent软件研究了泥浆脉冲发生器的冲蚀磨损率,分析了定转子间隙与工具倾斜角对泥浆脉冲发生器的冲蚀磨损规律。研究表明:随着定转子之间结构间隙的增大,砂粒对工具的冲蚀磨损率会递减,最终趋于稳定;定子的倾斜角约为15°时,冲蚀磨损对工具的影响较小。     

电容层析成像在电厂气力输粉管道气固两相流检测中的应用

将电容层析成像应用于电厂气力输粉管道煤粉气固两相流的检测,并提出LT复合成像新算法,实现气力输运粉两相流流型可视化识别,仿真结果表明可以获得较好的精度及实时性。     

石化管道冲蚀破坏的流动仿真及其结构优化

针对石化管道易发生由冲蚀破坏引起的泄漏爆管事故，以国产化REAC失效管束的流动仿真研究为例，拟通过仿真分析找出实际管道冲蚀减薄的位置及其因素，并提出具体的结构优化措施。     

气固两相流超声过程层析成像系统研究

研究了一种应用于气固两相流过程监测的超声波层析成像系统。为利用少数传感器实现较精确成像,研制了一套测试系统:传感器阵列由8个扇形空气耦合传感器组成,每个传感器均为收发一体式并且发射扇形波束角度可达150°;设计了基于单片机的切换装置以改善系统实时性;发展了改进二值逻辑反投影图像重建算法,通过设置双阈值改善边缘效应提高了图像重建精度。对四氟乙烯棒进行的静态实验与对煤粉进行的动态测试实验中,系统获得了足够多的有效信号数据,实现了气固两相流横断面的二维图像重建。静态实验中重建图像的最小空间成像误差(SIE)为3.2%,表明系统具有较好成像精度,可实现气固两相流流动监测。     

叶轮机械中的气固两相流研究综述

综述了国内外有关叶轮机械中的气固两相流方面的近期研究进展,主要包括叶轮机械内部气固两相流流动模型、处理方法,流动的数值计算进展,叶轮机械内部磨损类型与磨损机理的研究、磨损的实验研究及防磨损措施的研究.     

叶轮机械中的气固两相流研究综述

综述了国内外有关叶轮机械中的气固两相流方面的近期研究进展,主要包括叶轮机械内部气固两相流流动模型、处理方法,流动的数值计算进展,叶轮机械内部磨损类型与磨损机理的研究、磨损的实验研究及防磨损措施的研究。     

叶轮机械中的气固两相流研究综述

综述了国内外有关叶轮机械中的气固两相流方面的近期研究进展,主要包括叶轮机械内部气固两相流流动模型、处理方法,流动的数值计算进展,叶轮机械内部磨损类型与磨损机理的研究、磨损的实验研究及防磨损措施的研究.     

海底热油管道运行传热规律计算研究

对海底输油管道的稳态及非稳态传热问题进行了数值模拟,对海底输油管道稳定运行时周围海泥温度场进行了模拟计算,在不同工况与环境的条件下,当某些参数发生变化的时候,模拟出管道周围海泥温度场的分布情况,当停输时间不同时,管道内部原油温度变化情况,绘制了原油温降随停输时间的变化曲线。     

离心压缩机叶轮材料FV520B冲蚀规律和机理的研究

利用高速冲蚀试验系统,以7 μm、10 μm、14 μm多角氧化铝微粒为冲蚀颗粒,在120 ~ 210 m/s冲击速度范围内,对离心式压缩机叶轮材料FV520B在模拟压缩机叶轮高速粒子冲蚀环境下的冲蚀规律进行了系统的试验研究。对冲蚀表面形貌进行分析,研究冲蚀磨损机理。结果表明：参与冲蚀的粒子质量在5 ~ 80 g之间时,冲蚀率先增加后减小即为冲蚀过渡期,冲蚀粒子质量大于80 g后冲蚀率趋于平稳,进入冲蚀稳定期;高、低强度的两种FV520B材料,均呈现出典型的塑性材料的冲蚀特性,最大冲蚀率分别出现在24°、18°的冲击角度附近;高强度FV520B在24°和90°冲击角度时的速度指数分别为3.37和3.68,速度指数随冲击角度的增大而增大;FV520B冲蚀磨损的实质是微切削与变形磨损共同作用,在低角度冲蚀时,以微切削磨损为主,而在大于60°的高角度冲蚀,以变形磨损为主。     

基于CFD数值模拟的异面三通管冲蚀磨损规律研究

针对管道在输送过程中,由流体中固态颗粒产生的冲蚀磨损导致的失效问题,通过CFD-DPM模型开展关于不同流速、颗粒直径、含砂体积比和异面管夹角对异面三通冲蚀磨损性能影响的分析。结果表明：三管交汇处的弯面是管道主要发生冲蚀磨损的位置,水平两管弯头上侧管壁处是受损最为严重的部位;在流速2~10 m/s、含砂体积比1%~9%、异面管夹角90°~150°、颗粒直径0.1~0.5 mm时,管道的最大冲蚀率随着流速增大呈指数型增长,冲蚀面积明显扩张;低流速下,含砂体积比对最大冲蚀率影响较弱,高流速下,最大冲蚀率与含砂体积比呈线性正相关;异面管夹角的增大降低了管道对固体颗粒的流动约束性,其冲蚀率呈线性减小;最大冲蚀率随颗粒直径的增大整体呈现平缓上升的趋势,大颗粒产生的冲蚀破坏相比小颗粒更为集中一些。     

气固两相流风机磨损率的数值预测研究

利用数值模拟技术,基于雷诺应力湍流模型和Tabakoff and Grant的磨损模型,实现了叶轮磨损的可视化预测.揭示了不同粒径的颗粒对叶片不同的磨损方式以及叶轮各部分的磨损现象,并以此为理论基础,提出了有针对性的防磨措施,为工程实践提供有益的参考.     

气固两相流叶轮机械磨损问题研究综述

综述了国内外有关气固两相流叶轮机械磨损方面近期研究的进展 ,主要包括为研究磨损所作的叶轮内流计算 ,叶片磨损机理、磨损规律与预防措施 ,抗磨优化设计等方面内容 ,对今后的研究工作重点也作了展望 ,对于工程应用具有参考价值和指导作用