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。     

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。     

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。     

水煤浆管道冲蚀磨损数值研究

基于非牛顿幂率流体模型,结合水煤浆流变性及管内流动规律建立了水煤浆管道输运控制方程,针对流体流经弯头、变径、三通、补偿器等特殊管件过程进行三维数值模拟,分析了不同工况下管道内壁面剪切应力的分布规律,并给出了不同管件易发生磨损失效的具体位置,可为工程实际应用提供一定的理论指导.     

三通管中气液冲蚀磨损的数值模拟研究

运用Fluent软件中的DPM模型对含少量液滴的气体在三通管中的冲蚀情况进行数值模拟,通过模拟实验分析三通管中冲蚀比较严重部位。结果证明在速度相同的情况下,流体对三通管的冲蚀磨损作用随着液滴含量的增加而增大;在液滴含量相同的情况下,流体对三通管的冲蚀磨损作用随着流体入口速度的增大而增大。     

T型管道的冲蚀磨损数值模拟分析

三通管道作为石化行业中常见部件。针对天然气三通管道冲蚀破坏问题,采用标准k-epsilon模型,SMPLE算法,对T型三通管道内部流场进行了仿真分析。数值模拟结果表明:T型三通冲蚀部位最易发生在迎流壁面偏向出口处区域;流体速度和砂粒的质量流量对T型三通管道的冲蚀速率有促进作用;管道壁面的最大冲蚀速率在砂粒质量流量大于0.009kg/s之后,增长幅度变大;最大冲蚀速率随着砂粒的圆球度数值的增大而减小,当颗粒中的圆球度在0.1至0.4之间变化时,最大冲蚀速率值减小的幅度相对较大,之后最大冲蚀速率呈缓慢减小的趋势。     

T型弯头不同工况的冲蚀磨损数值模拟研究

运用Fluent软件中的DPM模型对不同固体颗粒浓度和入口速度情况下的T型弯头冲蚀磨损进行数值模拟研究。通过数值模拟得出T型弯头中流场分布情况以及严重冲蚀部位。结果表明,在盲管区域产生旋涡,充当保护垫作用,减缓壁面冲蚀;在相同颗粒浓度情况下,T型弯管的冲蚀速率随着入口速度的增大而非线性上升,严重冲蚀区域的尺寸将发生变化;在相同入口速度下,T型弯头的冲蚀速率随着颗粒浓度的增加而接近于线性上升,严重冲蚀区域的尺寸几乎不变。     

水电解制氢设备出口冲蚀磨损现象的数值模拟研究

水电解制氢设备是一种广泛应用在各个领域的制氢设备。在设备实际运行中,水电解制氢设备的气液出口存在严重的冲蚀磨损现象,且随着设备产气量的增大,磨蚀现象变得更严重,这限制了水电解制氢设备向大产气量的方向发展。主要探讨了气液出口结构对冲蚀磨损的影响,模拟计算了电解槽气液出口通道内的流动状况,并对电解槽出口结构进行了改进。计算结果表明,将电解槽气液出口形状改成锥形后,转弯处的转角变大,减少了流体转弯的角度,减少了内外两侧流体的路程差,进而降低了内外两侧流体的速度之差,改善了转弯处流体对设备的冲蚀。     

三通管中不同流体介质冲蚀磨损的数值模拟

运用Fluent软件中的DPM模型对三通管中冲蚀磨损过程进行了数值模拟计算,从详细流场数据的分析中得到了流体对三通管冲蚀磨损较严重的部位,并对四种不同流体介质在三通管中的冲蚀磨损情况进行了对比研究,结果表明,流体的粘度/密度的平方根与流体对管道的冲蚀磨损速率成正比。     

石化管道液固两相流冲蚀磨损的数值模拟研究

液固两相流对管道的冲蚀磨损是石化行业中经常发生的一种管道失效方式。本文采用Fluent中的DPM模型对某炼厂的石化管线进行数值模拟研究,得到了液固两相流条件下整体管线的冲蚀速率分布,并对不同位置的局部管件冲蚀速率进行了分析。模拟结果表明:该管线中盲三通盲管和支管相贯线区域最容易发生冲蚀破坏。本文的研究结果可为工程实际中冲蚀检测提供准确的布点指导。     

三通管内冲蚀磨损的数值计算与试验研究

以三通管为研究对象,采用试验和数值计算相结合的方法,确定了数值计算模型。湍流模型选择RNG k-ε模型,多相流模型选择DPM模型,并分析了三通管内的流场和冲蚀磨损严重部位。结果表明,三通管中冲蚀磨损最严重的位置在入口直管和出口支管相贯处。     

基于液固两相流排污管道冲蚀磨损的数值模拟

针对管道的冲蚀磨损问题,基于液固两相流理论及离散相模型,应用Fluent有限元分析软件,建立了排污管道的二维有限元模型。结果表明,含固体颗粒的液体对排污管道产生的冲蚀磨损,主要集中在分支管与总管的交接处。研究方法对排污管道的设计具有一定的参考价值。     

不同尺寸异径管的冲蚀数值模拟研究

运用Fluent软件中的DPM模型对不同入口颗粒浓度下不同尺寸异径管的冲蚀磨损进行数值模拟研究。通过数值模拟得出异径管冲蚀情况与入口浓度和尺寸之间的关系。结果表明,不同尺寸异径管的严重冲蚀区域都位于变径区域壁面;在相同的入口速度下,异径管的冲蚀磨损随着入口浓度的增大而上升;异径管的冲蚀磨损随着变径角度的上升成先上升后下降的现象,且冲蚀严重区域形状随角度的上升从斑点状向环状转变,并存在最严重冲蚀角度。     

陶瓷材料冲蚀磨损的研究

冲蚀磨损是现代工业生产中常见的一种磨损磨损形式，陶瓷材料由于其所具有的一些固有特性而在冲蚀环境下的应用越来越广。本文探讨了影响陶瓷材料冲蚀行为的因素。讨论了环境参数（如冲角，冲蚀速度，冲蚀时间和温度），磨粒性能（如硬度，粒度和形状），靶材性能（如硬度，断裂韧性和显微组织结构）等对冲蚀的影响规律。     

油浆管道冲蚀风险预测的数值模拟研究

采用RSM雷诺应力模型,对以油浆为流体的弯管三通和组合管道进行了数值模拟研究,根据壁面剪切应力的大小来表征管道冲蚀磨损的风险大小。模拟结果表明,弯管在内弯曲侧壁面最容易发生冲蚀磨损,三通支管靠近水平出口侧一个直径长度范围内的区域最容易发生冲蚀磨损。     

穿越河流输油管道泄漏扩散数值模拟

随着石油工业的迅猛发展,穿越河流输油管道已成为输送油品的重要途径之一。输油管道泄漏后不仅造成巨大的经济损失,还会带来严重的环境污染,对生命造成潜在威胁。对穿越河流输油管道泄漏扩散建立二维扩散物理模型对泄漏过程进行数值模拟。研究结果表明:管道泄漏过程可分为泄漏初期、泄漏中期、泄漏后期三个过程,水流速度对此三个过程的影响不同。水流对泄漏初期的影响不大,不同水速对泄漏中期的影响较大,在泄漏后期油品最终会扩散到水表面,水速越大油品扩散范围越大,且水速大到一定数值时会在泄漏中期发生溢流现象,使泄漏事故不易被发现。模拟结果与相关理论吻合较好,可为工程实际应用提供一定的理论指导。     

氮化硅陶瓷冲蚀磨损特性研究

对Ｓｉ３Ｎ４陶瓷进行冲蚀磨损和断裂韧性测定，对磨损表面和断口进行扫描电镜观察。结果表明：压痕断裂是热压烧结Ｓｉ３Ｎ４产生冲蚀的控制机制；Ｓｉ３Ｎ４的冲蚀率ＥＶ与断裂韧性ＫＩＣ有强烈的依赖关系，随ＫＩＣ的增高冲蚀抗力迅速增高，即ＥＶ∝ＫＩＣ＾ｎ，ｎ值变动于－７．０￣－４．４之间；依磨粒硬度ＨＥ和Ｓｉ３Ｎ４硬度Ｈ的比值和ＫＩＣ的大小可以评价Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的抗冲蚀特性；热压烧结Ｓｉ３Ｎ４有很高的抗冲蚀性     

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。     

基于有限元模拟研究不同形状磨料对高铝砖的冲蚀磨损

以石英砂、棕刚玉、碳化硅为磨料,对III等高铝砖进行常温垂直冲蚀磨损。假定磨料为动能相同的球体、正方体和正四棱锥,建立单粒子冲蚀模型对冲蚀试验进行有限元模拟,采用线弹性材料模型分析不同形状磨料的冲击行为,采用JH-2材料模型计算靶材的冲蚀磨损率和最大等效应力。结果表明:正方体和正四棱锥磨料的接触时间、垂直压入深度、冲击效率均相当,且远大于球体磨料;冲蚀磨损率的模拟结果和试验结果、靶材最大等效应力三者均与磨料圆度成反比,模拟结果略低于试验结果。对靶材冲蚀前后表面进行显微结构分析,钝角磨料(石英砂)的主要冲蚀机制是缺陷部位的断裂和基质的切削,尖角磨料(碳化硅)的主要冲蚀机制是骨料的断裂和基质的犁削。     

电站锅炉过热器炉管高温烟气冲蚀数值模拟研究

炉管高温烟气冲蚀是电站锅炉主要的失效模式之一,本文首先根据API 581技术模块建立方法原则提出了电站锅炉炉管高温烟气冲蚀技术模块,然后针对浙江省某电站锅炉末级过热器,对技术模块中最重要的参数——烟气冲蚀磨损率计算方法展开研究,最终采用有限元模拟方法对大量过热器炉管模型进行了二维和三维数值模拟,确定了过热器内部流场分布和高温烟气流场最大速度和磨损率。通过本文研究,比较全面的掌握了过热器流场分布规律,为高温烟气冲蚀技术模块次因子的计算奠定了良好的基础。