磨料空气射流破煤冲蚀模型研究 被引量：21

1

作者 刘勇 李志飞 +1 位作者 魏建平 张慧栋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1733-1742,共10页

进行预抽煤矿瓦斯时,采用水力化增透措施容易出现抱钻、塌孔等现象,降低瓦斯抽采率。为此,提出磨料空气射流破煤增透措施,提高钻孔利用率。为明确磨料空气射流破煤参数,采用ANSYS Fluent软件中的离散相模型对磨料粒子在喷嘴中的加速效... 进行预抽煤矿瓦斯时,采用水力化增透措施容易出现抱钻、塌孔等现象,降低瓦斯抽采率。为此,提出磨料空气射流破煤增透措施,提高钻孔利用率。为明确磨料空气射流破煤参数,采用ANSYS Fluent软件中的离散相模型对磨料粒子在喷嘴中的加速效果进行了计算,分析了空气压力、磨料密度和磨料粒径对磨料加速的影响,考虑了反弹磨料二次冲蚀作用,建立了磨料空气射流冲蚀能量方程;基于有限元和光滑粒子模型,采用LS-DYNA对磨料空气射流冲蚀煤岩体进行数值模拟,分析了射流扩散角和磨料的形状特性对煤岩体冲蚀的影响规律,建立了磨料空气射流冲蚀能量转化率方程;采用高压磨料空气射流实验系统,使用(Laval)喷嘴,在不同气体压力条件选用标准的180μm石榴石磨料对煤体、砂岩、灰岩和花岗岩进行磨料空气射流冲蚀实验,获取了单位能量破碎体积参数,建立了磨料空气射流冲蚀模型;采用控制变量法,进行磨料空气射流冲蚀灰岩的实验,利用不同影响因素对冲蚀效果的影响实验数据对冲蚀模型进行了修正;进行磨料空气射流冲击煤体实验,验证了冲蚀模型的准确性。对磨料空气射流冲蚀煤体体积模型进行了分析,结果表明影响冲蚀效果的因素权重依次为:气体压力>扩散角>磨料密度>磨料粒径>磨料形状;磨料空气射流破煤的最优射流参数为180μm石榴石、气体压力15 MPa、扩散角10.52°。在进行模型建立过程中,未将受压条件放入模型中,今后将会进行相关实验,把受压条件作为修正系数,进一步完善该冲蚀模型。 展开更多

关键词 磨料空气射流 冲蚀模型 二次冲蚀 卸压增透 瓦斯抽采

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金属材料FV520B冲蚀模型的建立与验证 被引量：3

2

作者 王光存 李剑峰 +2 位作者 贾秀杰 刘子武 龚宝龙 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期714-719,共6页

为了用数学的方式描述金属材料的冲蚀率随靶材属性、颗粒属性、环境因素的变化规律,从颗粒冲击靶材的碰撞过程入手,通过求解颗粒运动方程和碰撞的能量方程,建立了基于微切削和变形磨损的塑性材料冲蚀模型。借助金属材料FV520B的正交冲... 为了用数学的方式描述金属材料的冲蚀率随靶材属性、颗粒属性、环境因素的变化规律,从颗粒冲击靶材的碰撞过程入手,通过求解颗粒运动方程和碰撞的能量方程,建立了基于微切削和变形磨损的塑性材料冲蚀模型。借助金属材料FV520B的正交冲蚀试验结果,利用回归分析法获得FV520B冲蚀率计算模型,并通过方差分析和单因素冲蚀试验对计算模型进行了验证。方差分析结果表明,该冲蚀率计算模型非常显著,由模型获得的冲蚀率计算值与单因素试验结果吻合程度较高,说明该模型在预测金属材料FV520B不同环境下的冲蚀磨损时具有较好的适应性和可靠性,研究结果对叶轮材料FV520B冲蚀磨损寿命的评估具有指导意义。 展开更多

关键词 冲蚀模型 微切削 变形磨损 正交试验 回归拟合 FV520B

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水下采油树AISI 8630材料的冲蚀模型研究 被引量：7

3

作者 戎欣 朱宏武 褚冰川 《石油机械》 北大核心 2020年第11期27-35,共9页

海洋开采油气中的固体颗粒会对水下采油树造成冲蚀磨损,致使其承压能力下降。为此,对水下采油树的常用材料AISI 8630的微观冲蚀机理进行了研究。通过扫描电镜拍摄了冲蚀坑表面微观样貌并采用冲蚀试验装置进行了气固冲蚀试验,系统地分析... 海洋开采油气中的固体颗粒会对水下采油树造成冲蚀磨损,致使其承压能力下降。为此,对水下采油树的常用材料AISI 8630的微观冲蚀机理进行了研究。通过扫描电镜拍摄了冲蚀坑表面微观样貌并采用冲蚀试验装置进行了气固冲蚀试验,系统地分析了颗粒粒径、冲击速度、冲击角度、冲击时长和颗粒质量流量5个因素对材料的冲蚀影响规律,得到了AISI 8630材料的冲蚀模型,并与DNV、E/CRC、Oka冲蚀模型及试验数据进行了对比分析。研究结果表明:当冲击角度低于15°时,冲蚀率随冲击角度的增大而增大,冲击角度在15°与30°之间时,冲蚀最严重,冲击角度大于30°时,冲蚀率随冲击角度的增大而逐渐减小;随着冲击速度的增大,冲蚀率呈幂式增长;当颗粒粒径小于200μm时,冲蚀率随颗粒粒径的增大而增大,当粒径大于200μm时,随着粒径的增大,冲蚀率基本维持稳定;AISI 8630材料冲蚀模型的最大误差为2.67%。所得结论能为海洋油气开采工程提供技术指导。 展开更多

关键词 水下采油树 冲蚀模型 磨损机理 数值模拟 模型验证 表面微观形貌

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深水测试平台地面管道冲蚀速率预测模型 被引量：1

4

作者 李长俊 陈宇恒 +4 位作者 吴瑕 王静 张可欣 张财功 张洋 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期212-220,共9页

深水测试平台地面管道易受高压携砂介质冲蚀损伤,准确预测其冲蚀速率,对保障其运维安全具有重要意义,但常用Tulsa冲蚀预测模型主要针对碳钢和铝材,不适用于深水测试平台地面管材为低合金钢AISI4130特殊材质的冲蚀预测。为了扩大Tulsa模... 深水测试平台地面管道易受高压携砂介质冲蚀损伤,准确预测其冲蚀速率,对保障其运维安全具有重要意义,但常用Tulsa冲蚀预测模型主要针对碳钢和铝材,不适用于深水测试平台地面管材为低合金钢AISI4130特殊材质的冲蚀预测。为了扩大Tulsa模型在深水测试平台地面管道冲蚀速率预测的适用性,采用显示动力学方法建立了颗粒冲击靶材的有限元模型,考虑颗粒冲击速度与冲击角度对冲蚀预测模型关键参数的影响,从而改进Tulsa模型中的关键参数,最后将改进后的冲蚀速率预测模型计算结果与文献实验数据以及Tulsa模型计算结果进行了对比。结果表明:①颗粒冲蚀靶材的机理主要是切削和变形磨损,冲蚀速率随颗粒冲击角度增大呈先升高后下降趋势,最大值出现在30°;冲击速度增加引起冲蚀速率呈幂函数升高;②通过模拟颗粒多角度冲击靶材的情况,得到了更加准确的颗粒冲击靶材的分段多项式函数,相较原Tulsa模型仅通过10°与15°两种冲击角度试验,拓宽了Tulsa模型在深水测试平台地面管道冲蚀速率预测的适用性,其中分段角度为30°,与冲蚀速率最大值出现在30°的冲击角度相对应;③颗粒冲击速度较大时(大于10m/s),改进后的预测模型计算结果优于Tulsa模型计算结果,且相对误差随冲击速度的升高而减小,表明本文预测模型适用于深水测试平台介质高速流动的实际工况。 展开更多

关键词 深水测试平台 管道冲蚀 Tulsa模型 有限元分析 冲蚀速率预测模型 影响参数

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基于Fluent-DPM方法的金属网布筛管冲蚀寿命三维仿真研究

5

作者 彭建峰 岳明 +3 位作者 楼一珊 梁玉凯 文敏 翟晓鹏 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第1期115-121,共7页

金属网布筛管在砂砾冲蚀作用下破坏严重,筛网冲蚀寿命难以预测。为此,建立了考虑金属网布筛管外层保护罩和内层筛网混合结构的三维仿真数值模拟模型,利用流体动力学离散颗粒流(DPM)方法,模拟了生产过程中砂砾冲蚀金属网布的过程,分析了... 金属网布筛管在砂砾冲蚀作用下破坏严重,筛网冲蚀寿命难以预测。为此,建立了考虑金属网布筛管外层保护罩和内层筛网混合结构的三维仿真数值模拟模型,利用流体动力学离散颗粒流(DPM)方法,模拟了生产过程中砂砾冲蚀金属网布的过程,分析了流速对金属网布筛管冲蚀速率的影响。研究发现,冲蚀破坏的临界流速为1.00m/s,入口流速小于1.00m/s时,数值模拟预测的冲蚀速率与试验的冲蚀速率相当;入口流速大于1.00 m/s时,受筛管整体结构的影响,数值模拟预测的冲蚀速率比试验值大2.1倍。金属网布筛管外层保护罩是影响筛网过流流速的主要因素;受保护罩过流面积突然减小的影响,流体经过第一层筛网和第二层筛网的流速远大于外层保护罩入口的流速,导致金属网布产生冲蚀破坏。利用该方法预测了8口生产井筛管的寿命,与实际监测寿命相比,相对误差在10.5%以内,满足实际工程应用要求。研究结果表明,基于三维Fluent-DPM方法预测的金属网布筛管冲蚀寿命与实际情况基本一致,为预测金属网布筛管冲蚀寿命提供了新方法。 展开更多

关键词 出砂 冲蚀 筛管 冲蚀率 冲蚀模型

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拉应力作用下35CrMo钢的颗粒冲蚀模拟

6

作者 范春杨 樊建春 +1 位作者 代四维 李杰 《润滑与密封》 北大核心 2025年第3期30-40,共11页

针对高压管汇在交变载荷和压裂液冲击下的冲蚀问题,建立拉应力作用下的35CrMo钢多颗粒冲蚀模型,采用Johnson-Cook本构模型和失效模型,根据冲蚀坑形貌特征、靶材应力分布和颗粒动能损失,分别分析冲击角度、加载应力及其耦合效应对35CrMo... 针对高压管汇在交变载荷和压裂液冲击下的冲蚀问题,建立拉应力作用下的35CrMo钢多颗粒冲蚀模型,采用Johnson-Cook本构模型和失效模型,根据冲蚀坑形貌特征、靶材应力分布和颗粒动能损失,分别分析冲击角度、加载应力及其耦合效应对35CrMo钢冲蚀的影响,并结合冲蚀试验进行验证。结果表明:35CrMo钢在低角度冲击时的冲蚀磨损机制主要为犁削和微切削机制,在正角冲击时为凿坑机制;随着冲击次数的增加,颗粒消耗动能递减;在一定范围内,随着加载应力增大,冲蚀坑的深度和宽度相应增大而前端挤出唇高度有轻微的削减,在高应力作用时这种变化更加明显;管汇在高压条件下受到的冲蚀损伤范围更大,破坏程度更严重。 展开更多

关键词 35CRMO钢 高压管汇 冲蚀磨损 拉应力 多颗粒冲蚀模型

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地热井用潜水泵冲蚀磨损特性 被引量：1

7

作者 张永学 苏家玉 +1 位作者 祁紫伟 袁志懿 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第10期983-988,996,共7页

为研究颗粒属性对地热井用潜水泵外特性和冲蚀磨损的影响,采用离散相模型和RNG k-ε湍流模型对两级潜水泵内流场进行了全流道数值模拟.结果表明:随着固体颗粒体积分数的增大,潜水泵各级扬程和效率均呈下降趋势,单级扬程最大下降1.68 m,... 为研究颗粒属性对地热井用潜水泵外特性和冲蚀磨损的影响,采用离散相模型和RNG k-ε湍流模型对两级潜水泵内流场进行了全流道数值模拟.结果表明:随着固体颗粒体积分数的增大,潜水泵各级扬程和效率均呈下降趋势,单级扬程最大下降1.68 m,单级效率最大下降5.18%;叶轮的冲蚀磨损主要出现在叶片工作面进口,导叶的冲蚀磨损主要出现在导叶工作面出口和导叶前盖板;随着固体颗粒密度的增大,各部件的平均冲蚀率增加明显;叶轮和导叶的最大冲蚀率均随固体颗粒粒径的增大呈增大趋势,其中导叶的最大冲蚀率随颗粒粒径变化相比叶轮更加明显,当颗粒粒径超过0.650 mm时,过流部件最大冲蚀磨损率急剧上升. 展开更多

关键词 地热井用潜水泵 冲蚀模型 颗粒属性 离散相模型 数值模拟

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关井过程防喷器胶芯的冲蚀性能研究

8

作者 胡四海 赵广慧 +3 位作者 张川 刘涛 贾宇喆 马封安 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第23期159-168,共10页

目的预测井涌或井喷发生时关闭防喷器闸板对胶芯的冲蚀,为评估关井后胶芯的密封性能提供依据。方法首先依据橡胶试件的冲蚀试验,基于LM优化算法反演分析确定丁腈橡胶的冲蚀模型参数,将所确定的冲蚀模型通过UDF嵌入Fluent软件,建立关井... 目的预测井涌或井喷发生时关闭防喷器闸板对胶芯的冲蚀,为评估关井后胶芯的密封性能提供依据。方法首先依据橡胶试件的冲蚀试验,基于LM优化算法反演分析确定丁腈橡胶的冲蚀模型参数,将所确定的冲蚀模型通过UDF嵌入Fluent软件,建立关井过程中防喷器半封闸板附近流场的数值模型,计算密封胶芯的冲蚀性能,研究关井全过程胶芯材料去除量与关井时长的变化规律。结果得到了丁腈橡胶材料的改进Finnie冲蚀模型参数,该冲蚀模型预测的试件冲蚀率随冲击角的变化与试验数据的最大相对误差仅为5.77%,可用于模拟丁腈橡胶构件的冲蚀性能。在防喷器关阀过程中,携岩钻井液对胶芯的冲蚀主要发生在端面边缘处的岩屑高速碰撞区。胶芯的冲蚀率与钻井液的含砂量呈线性正相关,与钻井液的流速呈非线性正相关。随着闸板开度的减小,冲蚀率呈现指数增长。在文中的参数条件下,当闸板开度分别为104、26、6 mm时,胶芯的材料去除率分别为1.52、5.22、28.3 mm^(3)/s,表明在关井后期闸板即将关闭前,胶芯受到的冲蚀最严重。在关井全过程中,胶芯的材料去除量随着关井时长的增加而增加,关井时长分别为3、8 s时对应的胶芯体积去除量分别为5.04、13.43 mm^(3)。结论在井涌或井喷发生时,关闭防喷器闸板的时机和时长对于处置事故至关重要,需综合评价关井时长对井口动载荷和胶芯冲蚀量的影响,制定科学的关井预案,以保障井筒、地面装备和施工人员的安全。 展开更多

关键词 防喷器半封闸板 密封胶芯 冲蚀模型 反演分析 关井过程

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固液两相流泵叶轮用Cr26高铬铸铁的冲蚀率模型及影响因素 被引量：2

9

作者 张楠楠 周邵萍 邢改兰 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期62-67,74,共7页

采用正交试验方法对Cr26高铬铸铁进行了冲蚀试验,基于冲蚀率理论计算模型对试验数据进行多元非线性回归,得到了Cr26高铬铸铁的冲蚀率计算模型并进行了验证;通过试验和模型计算对冲蚀率随其影响因素的变化规律进行了定量描述。结果表明:... 采用正交试验方法对Cr26高铬铸铁进行了冲蚀试验,基于冲蚀率理论计算模型对试验数据进行多元非线性回归,得到了Cr26高铬铸铁的冲蚀率计算模型并进行了验证;通过试验和模型计算对冲蚀率随其影响因素的变化规律进行了定量描述。结果表明:所建立的Cr26高铬铸铁冲蚀率计算模型具有较高的准确性;冲蚀率随冲蚀角度的增大先增大后减小再略微增大,最大冲蚀率出现在冲蚀角度40°附近,在低冲蚀角度下磨损形式以切削磨损为主,在高冲蚀角度下磨损形式以变形磨损为主;随着固体颗粒粒径的增大,冲蚀率增大,切削磨损占比增大,变形磨损占比减小;随着冲蚀速度的增加,切削磨损占比减小,变形磨损占比增大。 展开更多

关键词 Cr26高铬铸铁 冲蚀率模型 切削磨损 变形磨损

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高参数汽轮机喷嘴材料抗固体颗粒冲蚀机制研究 被引量：4

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作者 蔡柳溪 王顺森 +1 位作者 毛靖儒 丰镇平 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第11期1822-1828,共7页

在设计、搭建的高温高速加速冲蚀试验台上对高参数汽轮机常用的6种喷嘴材料进行了高温抗固体颗粒冲蚀试验研究，并对试验后的材料表面进行了微观分析。研究结果表明：6种喷嘴母材均表现出典型的塑性材料冲蚀特性，最大冲蚀率对应的角度... 在设计、搭建的高温高速加速冲蚀试验台上对高参数汽轮机常用的6种喷嘴材料进行了高温抗固体颗粒冲蚀试验研究，并对试验后的材料表面进行了微观分析。研究结果表明：6种喷嘴母材均表现出典型的塑性材料冲蚀特性，最大冲蚀率对应的角度在（24±4）°范围内，速度指数在2．7～3范围，均高于Finnie冲蚀模型中的对应数值。在氧化皮颗粒小角度冲蚀下，喷嘴的冲蚀破坏主要足由颗粒的微切削所致。而在大角度冲蚀下，喷嘴材料表面主要受到粒子的正应力作用而产生严重的凿削和塑性变形。通过对试验结果进行系统分析，文中在Finnie微切削冲蚀模型的基础上建立了适用于工程实际的高参数汽轮机喷嘴材料抗吲体颗粒冲蚀预测模型。该研究结果深化了高参数汽轮机喷嘴高温颗粒冲蚀机制，为综合防治叶栅冲蚀破坏和预测喷嘴高效做功寿命提供了参考。 展开更多

关键词 高参数汽轮机 调节级喷嘴 固体颗粒冲蚀 加速试验 冲蚀模型

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清水与非牛顿胍胶溶液中磨料射流冲蚀行为对比 被引量：3

11

作者 王治国 屈航 +2 位作者 窦益华 王文娟 曹锴 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期160-167,共8页

目的分析磨料射流在清水和非牛顿胍胶溶液中颗粒运动特性的差异,揭示非牛顿流体中磨料射流颗粒在近壁面的冲蚀行为,为在非牛顿流体中建立磨料射流冲蚀模型提供依据。方法运用计算流体动力学(CFD)的方法,研究射流过程中清水和胍胶溶液的... 目的分析磨料射流在清水和非牛顿胍胶溶液中颗粒运动特性的差异,揭示非牛顿流体中磨料射流颗粒在近壁面的冲蚀行为,为在非牛顿流体中建立磨料射流冲蚀模型提供依据。方法运用计算流体动力学(CFD)的方法,研究射流过程中清水和胍胶溶液的流场特性,分析流场对高速淹没射流过程中磨料颗粒运动特性的影响,包括撞击壁面的数目、速度和角度的区别。结合喷射式冲蚀实验,将实验结果与不同冲蚀模型预测的结果进行对比,优选出最佳预测模型。结果胍胶溶液的近壁面(150μm)湍流动能高于清水,流速小于清水。在近壁面处的高剪切速率区,由于胍胶溶液的剪切稀释性,导致近壁面黏度下降到3.54 mPa·s,而在远离射流冲击中心的区域,最大黏度值可达25.4 mPa·s。在射流冲击中心区域,与清水相比,胍胶溶液中颗粒撞击靶材壁面的数目更少,撞击速度与撞击角度更小。将DNV、Oka和E/CRC Zhang模型的冲蚀预测结果与颗粒在胍胶溶液中的冲蚀实验结果进行了比较,发现DNV模型对冲蚀的预测不足,Oka和E/CRC Zhang模型预测值超过了实验值,而E/CRC Zhang模型的预测结果与实验值最为接近。结论流体的剪切稀释非牛顿流变性会对射流过程中颗粒的运动产生影响,从而使材料表面出现不同的冲蚀形貌。通过对比不同冲蚀模型的预测值,发现在所涉及的实验工况以及所选择的冲蚀模型范围内,E/CRC Zhang模型是目前研究非牛顿胍胶溶液中固体颗粒冲蚀的首选模型。 展开更多

关键词 非牛顿胍胶流体 磨料射流 CFD 喷射式冲蚀实验 冲蚀模型

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增韧陶瓷冲蚀研究的最新进展 被引量：3

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作者 牟军 毛志远 《材料导报》 EI CAS CSCD 1994年第6期34-36,共3页

综述了有关增韧陶瓷的准静态、弹塑性、点坑及屑片和速度坐标系冲蚀模型及其刀学分析。讨论了靶材韧性与硬度、冲蚀速度与冲蚀角、显微组织及相变增韧行为对冲蚀的影响规律的最新研究成果。对比分析了增韧陶瓷和传统陶瓷及金属材料的冲... 综述了有关增韧陶瓷的准静态、弹塑性、点坑及屑片和速度坐标系冲蚀模型及其刀学分析。讨论了靶材韧性与硬度、冲蚀速度与冲蚀角、显微组织及相变增韧行为对冲蚀的影响规律的最新研究成果。对比分析了增韧陶瓷和传统陶瓷及金属材料的冲蚀规律的异同之处。 展开更多

关键词 陶瓷 增韧陶瓷 冲蚀模型 断裂韧性

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基于CFD数值模拟的异面三通管冲蚀磨损规律研究 被引量：12

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作者 莫丽 刘栖 许先雨 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期41-46,共6页

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... 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。 展开更多

关键词 异面三通管 冲蚀磨损 冲蚀速率 冲蚀模型

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基于全尺寸实物试验的90°弯管气-固冲蚀模拟研究 被引量：2

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作者 林元华 黄耕 +3 位作者 邓宽海 刘冰 张溪桓 梅宗斌 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4325-4334,共10页

为保障管道安全运行,针对输气管道中90°弯管冲蚀破坏问题,构建全尺寸弯管气-固冲蚀试验装置,开展全尺寸弯管在气-固两相流作用下的冲蚀试验,并优选得到最佳冲蚀模型。采用ANSYS软件及有限元方法,建立基于最佳冲蚀模型及实测数据的9... 为保障管道安全运行,针对输气管道中90°弯管冲蚀破坏问题,构建全尺寸弯管气-固冲蚀试验装置,开展全尺寸弯管在气-固两相流作用下的冲蚀试验,并优选得到最佳冲蚀模型。采用ANSYS软件及有限元方法,建立基于最佳冲蚀模型及实测数据的90°弯管气-固冲蚀模型,开展不同气体流速、颗粒粒径、颗粒质量流量和弯径比下的计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)冲蚀模拟试验,分析气体流速、颗粒粒径、颗粒质量流量和弯径比对90°弯管冲蚀行为的影响规律。结果显示:最大冲蚀速率与气体流速和颗粒质量流量正相关;颗粒粒径存在临界粒径,随着颗粒粒径的增加,最大冲蚀速率先增大后减小最后趋于平缓。弯径比与最大冲蚀速率负相关,且会改变最大冲蚀位置,即随着弯径比增加,最大冲蚀位置逐渐向弯管入口处偏移。通过灰色关联度可得出影响程度由大到小依次为气体流速、弯径比、颗粒质量流量和颗粒粒径。 展开更多

关键词 安全工程 90°弯管 冲蚀试验 冲蚀模型 冲蚀速率 灰色关联度

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突扩突缩管内液-固冲蚀的数值模拟 被引量：22

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作者 冯留海 王江云 +2 位作者 毛羽 张歌 王娟 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1080-1085,共6页

采用数值模拟的方法研究了突扩突缩管内的紊流及液-固冲蚀过程。计算得到的管内流场特征与实验数据吻合较好,验证了所采用的湍流模型和计算方法的准确性。在流场模拟基础上,应用自定义函数(UDF)的方式修正了计算流体力学软件(Fluent)中... 采用数值模拟的方法研究了突扩突缩管内的紊流及液-固冲蚀过程。计算得到的管内流场特征与实验数据吻合较好,验证了所采用的湍流模型和计算方法的准确性。在流场模拟基础上,应用自定义函数(UDF)的方式修正了计算流体力学软件(Fluent)中的固有冲蚀模型,并重新模拟计算了突扩突缩管内的冲蚀过程。结果表明,修正后的冲蚀模型计算得到的冲蚀速率与实验数据吻合较好,较为准确地预报了管内冲蚀过程,可以用于管道及设备冲蚀的工程预报。 展开更多

关键词 突扩突缩 数值模拟 液-固两相流 冲蚀模型

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天然气携砂气固两相流在弯管处冲蚀磨损分析 被引量：24

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作者 杨德成 朱宏武 《石油机械》 北大核心 2019年第10期125-132,共8页

为了研究固体颗粒参数及弯管结构参数变化条件下弯管的冲蚀规律及最大冲蚀位置,基于CFD软件Fluent对弯管进行了网格无关性分析和入口段长度分析来确定最佳分析模型,选用Oka冲蚀模型和Forder壁面恢复模型计算弯管冲蚀,研究了颗粒直径和... 为了研究固体颗粒参数及弯管结构参数变化条件下弯管的冲蚀规律及最大冲蚀位置,基于CFD软件Fluent对弯管进行了网格无关性分析和入口段长度分析来确定最佳分析模型,选用Oka冲蚀模型和Forder壁面恢复模型计算弯管冲蚀,研究了颗粒直径和管径比对弯管最大冲蚀位置的影响。分析结果表明:颗粒速度对冲蚀速率的影响较大,二者呈指数关系,冲蚀速率随质量流量的增加比较均匀,当颗粒直径达到一定大小后,冲蚀速率增加较慢;管道直径和管径增大均会减小弯管的冲蚀速率,管径比对冲蚀速率的影响较大,二者呈现指数关系;颗粒直径基本不影响最大冲蚀位置,而最大冲蚀角度随着管径比的增大而减小。所得结果对管道设计及工程实际安全运营具有一定的指导作用。 展开更多

关键词 气固两相流 弯管 冲蚀速率 颗粒速度 质量流量 冲蚀模型 管径比

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输气管道弯头处固体颗粒侵蚀的数值分析 被引量：6

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作者 张日 朱东 董胜 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期1342-1353,共12页

数值分析方法是预测管道内固体颗粒侵蚀的有效手段。本文验证了数值分析过程中求解输气弯头处固体颗粒侵蚀的每一步骤,即模拟流场、跟踪颗粒、计算侵蚀;在每一步骤中使用不同模型,通过与实验数据对比选择最优求解方法。使用五种不同的... 数值分析方法是预测管道内固体颗粒侵蚀的有效手段。本文验证了数值分析过程中求解输气弯头处固体颗粒侵蚀的每一步骤,即模拟流场、跟踪颗粒、计算侵蚀;在每一步骤中使用不同模型,通过与实验数据对比选择最优求解方法。使用五种不同的湍流模型计算输气弯头处的速度场;使用离散相与连续相的单向耦合与双向耦合方法跟踪颗粒的运动状态;基于颗粒撞击要素,使用四种颗粒冲蚀模型计算弯头侵蚀;基于相似性准则,计算不同模型尺度下侵蚀速率的无量纲数。通过与实验数据进行对比可知:剪切应力传输模型是计算输气弯头内流场的最优湍流模型;离散相与连续相的双向耦合模型对于颗粒运动状态的预测更为精确;Oka颗粒冲蚀模型能够更为准确地计算各流场条件下的固体颗粒侵蚀结果;固体颗粒侵蚀的数值方法符合相似性准则,低输沙率时计算精度更高。 展开更多

关键词 颗粒侵蚀 输气弯头 湍流模型 耦合方式 冲蚀模型

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海上油气井防砂筛管冲蚀规律和失效预测研究 被引量：5

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作者 邱浩 曹砚锋 +2 位作者 文敏 侯泽宁 齐致远 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期155-162,共8页

防砂筛管冲蚀失效直接影响到海上油气井能否安全高效生产,实时掌控筛管冲蚀程度,预测筛管使用寿命是海上油气井生产安全的重要保障。通过设计管流式冲蚀实验装置,开展了筛网过流单元冲蚀实验,并基于冲蚀经典理论模型,拟合建立了筛管冲... 防砂筛管冲蚀失效直接影响到海上油气井能否安全高效生产,实时掌控筛管冲蚀程度,预测筛管使用寿命是海上油气井生产安全的重要保障。通过设计管流式冲蚀实验装置,开展了筛网过流单元冲蚀实验,并基于冲蚀经典理论模型,拟合建立了筛管冲蚀速率模型;依据编织型过滤金属网布筛管结构特征,构建了完整结构的筛管外护罩、多层过滤筛网和打孔基管物理模型,应用计算流体力学流固耦合模拟器,研究网布式筛管冲蚀规律,预测生产工况下筛管冲蚀寿命,并进行了实例分析。研究结果表明,筛管冲蚀速率随含砂流体流速呈幂函数关系,随含砂浓度先线性增大后趋于平缓,随含砂粒径增大先增加后降低并趋于纯流体冲蚀速率。本文揭示的筛管冲蚀规律和建立的预测模型可为海上油气田防砂设计和安全生产提供理论依据。 展开更多

关键词 油气井 防砂筛管 冲蚀模型

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液固两相流冲洗油管道的冲蚀磨损特性数值模拟及分析 被引量：25

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作者 金浩哲 易玉微 +4 位作者 刘旭 叶浩杰 许健 舒歌平 偶国富 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期695-702,共8页

以液固两相流冲洗油管道为研究对象,采用Realizableκ-ε湍流模型、随机轨道模型,结合液固两相流冲蚀磨损试验,建立修正的冲蚀磨损数理模型,数值预测典型工况下冲洗油管道内速度、压力、冲蚀磨损率等流动参数分布情况,分析了冲蚀磨损的... 以液固两相流冲洗油管道为研究对象,采用Realizableκ-ε湍流模型、随机轨道模型,结合液固两相流冲蚀磨损试验,建立修正的冲蚀磨损数理模型,数值预测典型工况下冲洗油管道内速度、压力、冲蚀磨损率等流动参数分布情况,分析了冲蚀磨损的形成机制.研究结果表明:受曲率半径影响,冲洗油管道冲蚀磨损速率随曲率半径的增加而减小;由于颗粒惯性及管内二次流影响,弯头中间区域外侧壁面和出口直管段内侧面磨损较为严重,三通管件的最大冲蚀磨损率位于孔口处,数值预测结果与失效解剖案例吻合.本文建立的冲蚀磨损定量预测方法,适用于压力管道的风险评定及寿命预测. 展开更多

关键词 液固两相流体系 冲洗油管道 冲蚀磨损模型修正 数值预测 失效机理

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铁粉颗粒对TP347H不锈钢的冲蚀磨损特性研究 被引量：2

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作者 梁兆惠 石俊峰 +1 位作者 陈逸 张金亚 《化工设备与管道》 CAS 北大核心 2023年第3期1-8,共8页

TP347H不锈钢常作为石油化工行业中的管道材料,在油气输送过程中,输送介质往往夹杂着固体颗粒,将造成管道内壁面发生磨损而破坏。考虑不同冲击角度、颗粒速度、颗粒质量流量及粒径等因素,基于冲蚀实验对Finnie冲蚀模型进行修正,探究铁... TP347H不锈钢常作为石油化工行业中的管道材料,在油气输送过程中,输送介质往往夹杂着固体颗粒,将造成管道内壁面发生磨损而破坏。考虑不同冲击角度、颗粒速度、颗粒质量流量及粒径等因素,基于冲蚀实验对Finnie冲蚀模型进行修正,探究铁粉颗粒对TP347H不锈钢的冲蚀磨损特性。研究表明:冲蚀实验中,冲蚀率随颗粒速度、颗粒质量流量的增加而增加,且颗粒速度、颗粒质量流量与冲蚀率遵循三次函数关系;当颗粒冲击角度为45°时,冲蚀率最大,颗粒冲击角度与冲蚀率呈指数函数关系;在指数n=2,模型常数k=1.272×10^(-6)修正条件下,采用DPM模型计算得到的冲蚀率与实验值的最大误差为10%,符合工程应用要求。修正后的Finnie冲蚀模型为TP347H不锈钢的冲蚀磨损特性研究提供了理论指导。 展开更多

关键词 TP347H 冲蚀实验 冲蚀磨损特性 Finnie冲蚀模型

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