基于CEL的管道清管器90°弯头通过性能分析

在油气管道内检测作业中，清管器通过90°弯头时常面临卡堵风险，进而对检测和清管作业效率造成严重影响。为研究清管器在过弯时的通过性能，选取皮碗外径168 mm的清管器和弯曲半径为3D的90°弯头为研究对象，分别建立了三维准静态和基于欧拉-拉格朗日(CEL)方法的三维流固耦合2种仿真模型，并对仿真结果进行了对比研究。在此基础上，提出了以动力学响应特性和变形状态为依据的清管器弯管通过性评价方法，并分析了皮碗过盈量、夹持率和结构形式对其影响。研究结果表明，为保证清管器良好的过弯性能，过盈量范围应在2%～4%之间，夹持率应在60%左右，皮碗几何非连续特征面设定原则应使皮碗与过盈管道接触位置集中于皮碗唇部。研究结论对于管道清管器防卡堵机械结构设计及内检测施工安全保障具有一定的科学价值和工程指导意义。