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用于双层管井下水力举升的双喷嘴射流泵冲蚀磨损特性研究
1
作者 唐洋 徐嘉庆 +2 位作者 张吴镝 熊浩宇 王国荣 《表面技术》 北大核心 2025年第1期120-131,共12页
目的研究双喷嘴射流泵在井下水力举升过程中的冲蚀磨损特性,探究影响冲蚀磨损特性的因素及其规律。方法结合固液两相流的冲蚀模型和计算流体力学(CFD)方法对射流泵泵芯在流场中的冲蚀磨损行为进行模拟,预测易发生冲蚀磨损的区域,并通过... 目的研究双喷嘴射流泵在井下水力举升过程中的冲蚀磨损特性,探究影响冲蚀磨损特性的因素及其规律。方法结合固液两相流的冲蚀模型和计算流体力学(CFD)方法对射流泵泵芯在流场中的冲蚀磨损行为进行模拟,预测易发生冲蚀磨损的区域,并通过实验验证,进一步探究颗粒直径、质量流量、动力液流量等参数对泵芯冲蚀特性的影响规律。结果射流泵泵芯的易冲蚀区域为喉管入口内壁面、喉管出口内壁面、扩散管入口附近内壁面等3个位置,通过实验验证了仿真模型的准确性。在控制单因素变量条件下,粒径从0.05 mm增大到1.1 mm时,喉管入口锥面冲蚀位置由闭合圆环状变为三角状,扩散管入口处冲蚀区域面积逐渐减小。质量流量从0.005 kg/s增至0.01 kg/s时,易冲蚀区域最大冲蚀率和冲蚀面积随之增大,喉管入口锥面的最大冲蚀率增大了2倍,喉管-扩散管的最大冲蚀率增大了1.93倍。动力液流量从11 L/s增至15 L/s时,易冲蚀区域的最大冲蚀率随之增大,喉管入口锥面的最大冲蚀率增大了14.2倍,喉管-扩散管的最大冲蚀率增大了1.3倍。结论对最大冲蚀率的数值和增长倍数进行综合分析发现,动力液流量是冲蚀率增长的主要驱动因素,该研究能够为双喷嘴射流泵的设计和应用提供参考。 展开更多
关键词 水力举升 双喷嘴 射流泵 固液两相流 冲蚀磨损 冲蚀率 数值模拟 实验验证
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环空多级压裂工具串冲蚀磨损成因分析
2
作者 刘巨保 许靖扬 +3 位作者 刘玉喜 杨明 刘欢 黄茜 《石油机械》 北大核心 2025年第3期94-101,共8页
针对水平井连续管环空多级压裂中,喷枪及其上部工具均出现不同程度的冲蚀磨损和失效问题,采用数值模拟方法,依据ø139.7 mm(5.5 in)套管内连续管环空压裂工艺和工具结构参数,建立了压裂液颗粒流和工具冲蚀的数值模型及计算方法;通... 针对水平井连续管环空多级压裂中,喷枪及其上部工具均出现不同程度的冲蚀磨损和失效问题,采用数值模拟方法,依据ø139.7 mm(5.5 in)套管内连续管环空压裂工艺和工具结构参数,建立了压裂液颗粒流和工具冲蚀的数值模型及计算方法;通过正交试验设计了工具串窜动、管内流速、环空流速、含砂体积分数以及地层破裂压力5因素5水平的25种计算工况。数值模拟结果表明:喷枪上部工具出现冲蚀磨损的主要因素是工具串窜动,在工具串未窜动时最大冲蚀速率出现在喷嘴下方附近,在工具串窜动时最大冲蚀速率出现在距离喷嘴约为窜动位移的上部工具区域;未窜动时的最大冲蚀速率值明显高于窜动时的结果,并随着环空流道间隙的减小而增大。所得结果可为工具串的冲蚀磨损分析及控制提供理论依据和分析方法。 展开更多
关键词 水平井多级分段压裂 压裂工具 冲蚀磨损 数值模拟 工具串窜动
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高压管汇90°弯头冲蚀磨损分析及预测
3
作者 莫丽 刘雄 《润滑与密封》 北大核心 2025年第7期15-23,共9页
为避免压裂作业时高压管汇因冲蚀磨损导致管汇穿孔、爆管等事故,提高压裂作业效率,分析压裂携砂液流动特性对90°弯头冲蚀磨损的影响机制,利用MATLAB编写程序精确定位弯头冲蚀区域,建立灰色马尔可夫冲蚀磨损预测模型,并通过数值模... 为避免压裂作业时高压管汇因冲蚀磨损导致管汇穿孔、爆管等事故,提高压裂作业效率,分析压裂携砂液流动特性对90°弯头冲蚀磨损的影响机制,利用MATLAB编写程序精确定位弯头冲蚀区域,建立灰色马尔可夫冲蚀磨损预测模型,并通过数值模拟验证该模型的有效性。结果表明:弯头部位的冲蚀磨损是由于流体携带颗粒在弯头处速度方向发生改变和弯头处存在涡流将颗粒从截面中心携带至弯头管壁,两者使得颗粒与管壁发生碰撞导致磨损;冲蚀磨损区域主要集中在轴向角45°~75°,周向角45°~135°之间;无偏GM(1,1)预测模型的预测精度高于GM(1,1)预测模型10.32%,将马尔可夫链运用到GM(1,1)模型和无偏GM(1,1)模型,预测精度分别提高了78.06%和75.54%。 展开更多
关键词 高压管汇 冲蚀磨损 灰色预测 马尔可夫链 DPM模型 固液两相流
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胃型弯头冲蚀磨损数值模拟研究 被引量：1
4
作者 翁志福 闫冲冲 吕志鹏 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第4期1450-1457,共8页
为有效降低普通弯头的冲蚀磨损速率,延长其使用寿命。提出一种胃型弯头,基于气固两相流理论,利用Fluent软件对胃型弯头进行数值模拟并分析流体冲蚀特性。分析结果表明:第二圆形截面位置小于7.5°、大于25.0°小于40.0°时... 为有效降低普通弯头的冲蚀磨损速率,延长其使用寿命。提出一种胃型弯头,基于气固两相流理论,利用Fluent软件对胃型弯头进行数值模拟并分析流体冲蚀特性。分析结果表明:第二圆形截面位置小于7.5°、大于25.0°小于40.0°时的胃型弯头具有抗冲蚀作用,其中第二圆形截面位置35.0°时的胃型弯头抗冲蚀效果最好,同普通弯头相比抗冲蚀性能提高9.88%。流速由8 m/s增大至28 m/s, 35.0°、37.5°、30.0°、32.5°时的胃型弯头和普通弯头的最大冲蚀速率平均增长26.08倍;颗粒直径由45 mm增大至120 mm,最大冲蚀速率最大增长1.71倍;质量流量由0.02 kg/s增加至0.12 kg/s,最大冲蚀速率最大增长7.35倍。不论流速、颗粒直径、质量流量为何值,35.0°、37.5°、30.0°、32.5°时的胃型弯头最大冲蚀速率始终小于普通弯头最大冲蚀速率,即均具有抗冲蚀作用,其中35.0°时的胃型弯头整体上抗冲蚀效果最好。该弯头可以有效减小冲蚀磨损速率,延长管道使用寿命,同时也可为弯头的抗冲蚀结构设计与优化提供新的设计方案。 展开更多
关键词 气固两相流 胃型弯头 冲蚀磨损 结构优化 抗冲蚀
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液固流异径管弯管连接管路冲蚀磨损研究
5
作者 张子龙 周鸿翔 +3 位作者 王进卿 杨懿 胡斌 梁晓瑜 《石油机械》 北大核心 2025年第3期123-131,共9页
长输油气管道由多种管道部件组成,但是对于管道部件连接管路的冲蚀磨损研究较少。为此,建立2种异径管弯管连接管路数值计算模型,利用CFD研究液固两相流中异径管弯管连接管路的冲蚀磨损特性;通过对比研究颗粒直径、流速、颗粒质量流量和... 长输油气管道由多种管道部件组成,但是对于管道部件连接管路的冲蚀磨损研究较少。为此,建立2种异径管弯管连接管路数值计算模型,利用CFD研究液固两相流中异径管弯管连接管路的冲蚀磨损特性;通过对比研究颗粒直径、流速、颗粒质量流量和异径管弯管间连接距离对2种连接管路冲蚀磨损的影响规律。分析结果表明:异径管变径区域存在的压差加速流体流动,造成更严重的冲蚀磨损和流动分离现象;连接管路最大冲蚀速率随着颗粒直径、流速和颗粒质量流量的增大而增大;高流速和稀疏液固流情况下推荐偏心异径管,极稀疏液固流推荐同心异径管;2种异径管的最大冲蚀速率对连接距离的改变都不敏感。研究结论可为管道安全运行及抗冲蚀优化工作提供技术参考。 展开更多
关键词 油气管道 异径管 弯管 液固两相流 冲蚀磨损 数值模拟
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串联弯管间距对弯管冲蚀磨损影响的数值模拟
6
作者 刘明颢 刘旭煜 +2 位作者 上官杨沁 廖锐全 刘凯 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第16期6707-6716,共10页
在天然气管道输送系统中,串联弯管由于其特殊结构以及天然气出砂特性,管道弯管处特别容易受到冲蚀的影响。串联弯管的冲蚀行为受到多个因素的影响,其中两弯头的连接管长度是不可忽视的变量。为此采用计算流体动力学(computational fluid... 在天然气管道输送系统中,串联弯管由于其特殊结构以及天然气出砂特性,管道弯管处特别容易受到冲蚀的影响。串联弯管的冲蚀行为受到多个因素的影响,其中两弯头的连接管长度是不可忽视的变量。为此采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)-离散相模型(discrete phase model,DPM)数值模拟方法,对含砂天然气在不同间距下串联弯管冲蚀行为进行研究。结果表明:当两个弯管串联安装时,下游弯管的腐蚀形貌和速率受两个弯管之间距离的影响较大。随着串联弯管中间段长度的增加,上游弯管的腐蚀形貌均呈V字形,但下游弯管的腐蚀形貌则由三角形逐渐变化为V字形。此外,因重力对砂粒运移轨迹产生的影响,下游弯管冲蚀磨损最严重区域相较于上游弯管要靠后5°~8°。通过对下游弯管多角度切面流场进行分析,气流经过中间段后在下游弯管处产生了较复杂的二次流,因此下游弯管的最大冲蚀速率随着串联弯管中间段长度的增加,呈现出先减小后增大的变化规律。研究成果可为优化双弯管系统的工程设计和冲蚀防控提供一定的理论指导和依据。 展开更多
关键词 串联弯管 计算流体动力学-离散相模型(CFD-DPM) 冲蚀磨损 数值模拟
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注采气井十字型和Y型井口装置冲蚀磨损规律
7
作者 张宇昊 王向阳 +3 位作者 冯福平 赵玉民 乔磊 常宇航 《中国石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期132-140,共9页
天然气开采过程中,气井井口装置会在气体携砂冲蚀作用下出现不同程度磨损。以往对冲蚀磨损的定量研究中均将天然气流速与易磨损位置关联,但实际生产中,易磨损位置往往与天然气流速最大处有程度不一的差别。通过分析冲蚀磨损机制对不同... 天然气开采过程中,气井井口装置会在气体携砂冲蚀作用下出现不同程度磨损。以往对冲蚀磨损的定量研究中均将天然气流速与易磨损位置关联,但实际生产中,易磨损位置往往与天然气流速最大处有程度不一的差别。通过分析冲蚀磨损机制对不同几何形状的井口装置进行磨损规律研究,并建立符合注采气井现场工况的冲蚀磨损数值模型,在引用经典冲蚀磨损理论模型的基础上给出基于颗粒攻角变化的冲蚀磨损理论模型,分析采气量、天然气流速、冲蚀磨损量及井口装置形状之间的变化关系。结果表明:相同采气工况下,Y型井口装置内天然气最大流速小于十字型井口装置的,但易磨损位置的冲蚀磨损量大于十字型井口装置的,为优选十字型井口装置预防冲蚀磨损提供了理论依据。 展开更多
关键词 冲蚀磨损 采气井口 天然气流速 十字型井口装置 Y型井口装置
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充填料浆对变径弯管的冲蚀磨损特性分析
8
作者 王永军 胡东祥 +1 位作者 郑辉 王忠昶 《矿冶工程》 北大核心 2025年第3期14-21,共8页
采用变径弯管输送充填料浆,利用Fluent软件分析弯管角度、料浆入口流速、料浆质量分数、料浆平均粒径、质量流率、颗粒形状系数、颗粒冲击角度对变径弯管冲蚀磨损的影响。结果表明:料浆入口流速对管道冲蚀区影响最大,当料浆入口流速由0.... 采用变径弯管输送充填料浆,利用Fluent软件分析弯管角度、料浆入口流速、料浆质量分数、料浆平均粒径、质量流率、颗粒形状系数、颗粒冲击角度对变径弯管冲蚀磨损的影响。结果表明:料浆入口流速对管道冲蚀区影响最大,当料浆入口流速由0.8 m/s增至2.0 m/s时,管道的冲蚀区域冲蚀速率增幅约43倍;料浆平均粒径对管道冲蚀区影响次之;弯管角度、颗粒冲击角度影响较小。管道冲蚀速率与料浆动能有关,料浆动能越大冲蚀越严重。管道的冲蚀磨损位置主要分布在入口处、弯管内外壁面、变径段与平流段,磨损最严重的位置位于变径段与出口段的衔接处。 展开更多
关键词 充填料浆 变径弯管 冲蚀磨损 输送特性 管道输送 管道磨损
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基于机器学习算法的油嘴冲蚀磨损预测
9
作者 李若雯 刘少胡 +1 位作者 徐泽庆 王锁男 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第11期4526-4533,共8页
压裂后返排高速液体携带固体颗粒对油嘴造成严重冲蚀,难以保证油嘴稳定运行。针对油嘴冲蚀严重的问题,采用数值模拟的方法对油嘴冲蚀磨损进行研究,分析了含砂比、砂粒直径、砂粒密度、泵排量和液体黏度对油嘴冲蚀磨损的影响规律。研究表... 压裂后返排高速液体携带固体颗粒对油嘴造成严重冲蚀,难以保证油嘴稳定运行。针对油嘴冲蚀严重的问题,采用数值模拟的方法对油嘴冲蚀磨损进行研究,分析了含砂比、砂粒直径、砂粒密度、泵排量和液体黏度对油嘴冲蚀磨损的影响规律。研究表明:含砂比和液体黏度增大时,最大冲蚀率呈线性增长;砂粒密度和泵排量的增大时,最大冲蚀率呈指数增长;砂粒直径增大时,最大冲蚀率呈指数降低。采用正交试验法判断各个因素的显著性,影响油嘴冲蚀磨损的因素依次为:含沙比>泵排量>砂粒密度>砂粒直径>液体黏度。基于数值模拟的结果,采用机器学习的方法,对比分析支持向量机回归(support vector regression, SVR)、卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)、BP(back propagation)神经网络神经网络和随机森林回归(random forest regression, RFR)算法分别进行油嘴冲蚀磨损结果预测。优选SVR算法,采用粒子群算法对预测模型进行优化,得到较优油嘴冲蚀预测模型。 展开更多
关键词 油嘴 冲蚀磨损 正交试验 模型优化 机器学习
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基于流固耦合的三通管冲蚀磨损及结构优化研究
10
作者 王强 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第1期130-134,共5页
针对石油管道运输中,固液两相混合流体在三通管内的流态更为紊乱,造成三通管的冲蚀磨损更为严重,导致其使用寿命难以预估且显著减少的问题。基于液-固两相流、流固耦合理论和冲蚀磨损理论,建立三通管内壁冲蚀磨损的几何模型,并借助实验... 针对石油管道运输中,固液两相混合流体在三通管内的流态更为紊乱,造成三通管的冲蚀磨损更为严重,导致其使用寿命难以预估且显著减少的问题。基于液-固两相流、流固耦合理论和冲蚀磨损理论,建立三通管内壁冲蚀磨损的几何模型,并借助实验数据验证了所建计算流体动力学(CFD)数值模型的正确性,最终利用该模型对基于冲蚀磨损的三通管的结构优化进行分析。得出结论:随着流体初始速度和质量流量的增加,三通管的冲蚀磨损均呈增加趋势;在不同的初始速度和质量流量下,球形弯头三通管的冲蚀磨损均在球形弯头直径为管径的约2.5倍时达到最小值。 展开更多
关键词 三通管 液固两相流 流固耦合 冲蚀磨损
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基于CFD-DEM耦合的混凝土输送弯管冲蚀磨损数值模拟
11
作者 樊新波 王桂红 +1 位作者 罗杨 刘灿 《南方农机》 2025年第S1期125-128,共4页
【目的】解决混凝土泵车弯管冲蚀磨损问题,提高施工质量与资源利用率。【方法】基于CFD-DEM耦合方法的数值模拟框架,构建了非牛顿流体-颗粒两相流耦合作用下的冲蚀分析模型,分析了弯管外侧的磨损以及曲率半径对管道磨损的影响。【结果... 【目的】解决混凝土泵车弯管冲蚀磨损问题,提高施工质量与资源利用率。【方法】基于CFD-DEM耦合方法的数值模拟框架,构建了非牛顿流体-颗粒两相流耦合作用下的冲蚀分析模型,分析了弯管外侧的磨损以及曲率半径对管道磨损的影响。【结果】1)弯管外侧75°区域为最大磨损位置,其形成机制受颗粒离心聚集、二次流输送及高冲击频率共同作用,仿真预测最大磨损速率为7.46×10-7mm/s,弯管寿命约5.2万方,与实际工程数据(4万方~6万方)基本一致;2)曲率半径(R/D)增大可显著降低颗粒冲击强度与磨损速率,有利于延长弯管寿命。【结论】本研究可为弯管几何优化与耐磨材料设计提供理论依据,对提升混凝土泵送系统的安全性与经济性具有工程指导价值。 展开更多
关键词 混凝土弯管 CFD-DEM耦合 冲蚀磨损
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卜形岔管冲蚀磨损特性研究
12
作者 董静 周王子 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第10期104-110,共7页
卜形岔管在含沙条件下运行易受泥沙颗粒冲蚀磨损破坏,直接威胁管线安全运行。采用数值模拟方法,结合物理模型试验,研究了岔管内部固液两相流动。分析了岔管的磨损特性和关键影响因素,并探索了椭圆弧形倒角对岔管磨损分布的影响机制。结... 卜形岔管在含沙条件下运行易受泥沙颗粒冲蚀磨损破坏,直接威胁管线安全运行。采用数值模拟方法,结合物理模型试验,研究了岔管内部固液两相流动。分析了岔管的磨损特性和关键影响因素,并探索了椭圆弧形倒角对岔管磨损分布的影响机制。结果表明:岔管的主管进口、出口附近磨损较严重,裆部次之,支管最轻;颗粒质量流量对岔管磨损分布影响最大,颗粒冲击速度次之;通过设置椭圆弧型倒角,可顺畅水流运动、降低颗粒作用于管壁的质量流率,从而减轻主管出口和岔管裆部的磨损,相应位置的平均磨损量较圆弧形倒角岔管分别降低了22.26%、21.03%;数值模拟结果与试验结果吻合良好,证明了数值模拟方法的可靠性。研究成果可为岔管设计提供参考。 展开更多
关键词 卜形岔管 冲蚀磨损 倒角形状 数值模拟 物理模型试验
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CO_(2)混相压裂地面管汇冲蚀磨损特性
13
作者 高凯歌 卢书彤 +3 位作者 闫柯乐 靳彦欣 任悦萌 蒋秀 《西安石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期66-74,共9页
为研究地面管汇材料15CrNiMo在CO_(2)混相压裂耦合工况下的冲蚀行为及规律,通过管材力学性能测试和管汇冲蚀磨损实验分析不同冲蚀速度、冲蚀角度和含砂率条件下的冲蚀磨损特性及损伤机制。结果表明,在低温工况下CO_(2)混相压裂时15CrNiM... 为研究地面管汇材料15CrNiMo在CO_(2)混相压裂耦合工况下的冲蚀行为及规律,通过管材力学性能测试和管汇冲蚀磨损实验分析不同冲蚀速度、冲蚀角度和含砂率条件下的冲蚀磨损特性及损伤机制。结果表明,在低温工况下CO_(2)混相压裂时15CrNiMo合金钢的表面硬度、抗拉/屈服强度、断裂韧性随温度降低均有小幅度提高,温度降低不会对地面管汇冲蚀性能造成不利影响;初始冲蚀速率随冲蚀角度增大而增加,在30°左右时达到峰值后逐渐降低并趋于稳定;冲蚀速率随冲蚀速度的增大呈明显的正相关效应;含砂率5%~15%时,由于“屏蔽效应”影响,冲蚀速率随含砂率提高而逐渐降低并最终趋于稳定;内压载荷60~100 MPa时,冲蚀速率随着拉力载荷提高呈近似线性增大趋势。研究结果能够为CO_(2)混相压裂施工参数优化、地面压裂管汇寿命预测等提供依据。 展开更多
关键词 冲蚀磨损 CO_(2)混相压裂 地面管汇 力学性能
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基于DPM模型的变径管冲蚀磨损分析与结构改进 被引量：3
14
作者 华剑 闫冲冲 董小庆 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第26期11238-11245,共8页
针对变径管冲蚀失效的问题,基于DPM模型、Realizeble k-ε模型和颗粒磨损方程对变径管进行数值模拟计算,分析流速、颗粒直径、质量流量、过渡倾角、改进后过渡圆角对变径管的冲蚀磨损规律和改进后变径管的性能。结果表明:过渡段与小径... 针对变径管冲蚀失效的问题,基于DPM模型、Realizeble k-ε模型和颗粒磨损方程对变径管进行数值模拟计算,分析流速、颗粒直径、质量流量、过渡倾角、改进后过渡圆角对变径管的冲蚀磨损规律和改进后变径管的性能。结果表明:过渡段与小径管相贯处冲蚀磨损最为严重;随流速、质量流量的增大和颗粒直径的减小,最大冲蚀速率逐渐增大,其中受流速的影响最大。过渡倾角由5°增加至35°,最大冲蚀速率在9.32×10^(-5) kg/(m^(2)·s)上下波动;由35°增加至85°,最大冲蚀速率整体上升、后大幅度下降;80°~85°时,最大冲蚀速率较小且受各因素的影响很小,尤其等于85°时,其最大冲蚀速率降低了23.5倍。结构改进后过渡圆角7.5~15 mm变径管的最大冲蚀速率小于改进前变径管,且冲蚀分布比较均匀;随过渡倾角的增大,结构改进后过渡圆角2.5~15 mm变径管与改进前变径管相比,管内最大压力相差逐渐减小,且改进后管内最大压力及应力均低于改进前变径管,管内压力最大降低了2.25倍。该结果可为实际作业中变径管的选用及结构设计与优化提供参考。 展开更多
关键词 变径管 数值模拟 冲蚀磨损 结构改进
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S809直翼段风沙冲蚀磨损动态演化及其对气动性能的影响 被引量：1
15
作者 李德顺 强仕林 +1 位作者 夏伟卿 东海 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第19期42-51,共10页
风力机在风沙环境中运行时,沙尘颗粒会对风力机叶片表面造成冲蚀磨损,出现形貌变化,导致气动性能变化。为了深入理解风力机叶片在风沙环境中的磨损程度及其随时间的变化规律,并为风沙环境中风力机的运行与维护提供科学依据,有必要系统... 风力机在风沙环境中运行时,沙尘颗粒会对风力机叶片表面造成冲蚀磨损,出现形貌变化,导致气动性能变化。为了深入理解风力机叶片在风沙环境中的磨损程度及其随时间的变化规律,并为风沙环境中风力机的运行与维护提供科学依据,有必要系统地研究叶片表面的冲蚀磨损动态演化过程以及这一过程中气动性能的变化情况。该研究采用流-固-侵蚀耦合的数值模型,基于颗粒浓度-时间换算方法,通过模拟风沙对风力机专用翼型S809的冲蚀过程,探讨了翼段表面在沙尘颗粒冲蚀作用下的形貌动态演化过程,分析了翼段表面的冲蚀深度及形貌特征,进一步研究了不同攻角下,风沙颗粒对S809翼段表面形貌变化及其气动性能的影响规律。研究表明:随着冲蚀时间的推进,沙尘颗粒对翼型表面造成的磨损程度不断加剧,使得冲蚀小坑的深度逐渐加深,使得翼型表面的压力系数波动逐渐剧烈。与此同时,升力系数呈现出先轻微升高后缓慢降低的趋势。当攻角为10°时,冲蚀40 h后的翼段升力系数相较光滑翼段在含沙气流中的升力系数升高可达6.3%,然后随冲蚀时间的推进缓慢降低。通过分析含沙气流和洁净空气环境下升阻比的比值β与攻角的关系,可得翼段升阻比在小攻角下受风沙来流影响较大,在大攻角下受风沙来流影响较小。研究成果可为风力发电机组在风沙环境下的维护与修理工作提供科学的指导和建议。 展开更多
关键词 风沙环境 风力机叶片 冲蚀磨损 动态磨损 气动性能
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混杂颗粒增强Ni基复合材料的冲蚀磨损性能研究
16
作者 曹洪治 陈华辉 +1 位作者 马文星 范磊 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期619-630,共12页
煤炭开采、石油化工等极端工况条件下的机械装备对部分关键零部件材料的磨损性能提出了更高要求。本研究设计制备了大尺寸氧化锆颗粒(ZTAp)承载与小尺寸碳化钨颗粒(WCp)强化基体相结合的混杂颗粒增强金属基复合材料,研究了介质、冲蚀角... 煤炭开采、石油化工等极端工况条件下的机械装备对部分关键零部件材料的磨损性能提出了更高要求。本研究设计制备了大尺寸氧化锆颗粒(ZTAp)承载与小尺寸碳化钨颗粒(WCp)强化基体相结合的混杂颗粒增强金属基复合材料,研究了介质、冲蚀角度、ZTAp尺寸、WCp含量对复合材料冲蚀磨损性能的影响及其机理。结果表明,适量ZTAp、WCp的添加能够显著提高复合材料的抗冲蚀磨损性能。固定体积分数的ZTA颗粒,尺寸越大,复合材料冲蚀磨损性能越好,其主要失效形式为脆性剥落和疲劳断裂。WC颗粒通过第二相增强、固溶强化以及析出强化的方式,提高了基体的硬度和耐磨性,抑制了酸性介质中腐蚀与磨损的交互作用,冲蚀过程中主要失效形式为脆性断裂剥落。 展开更多
关键词 混杂颗粒增强 金属基复合材料 耐冲蚀磨损性能
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基于仿生的增韧环氧树脂的冲蚀磨损特性研究
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作者 徐林红 沈东 +2 位作者 杨皓 卢禄华 邓州州 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期118-127,138,共11页
目的针对钾盐输送过程中钾盐颗粒对设备造成的冲蚀磨损问题,以及具有较好可溶性和吸湿性的钾盐易黏附于金属设备,从而造成的腐蚀和堵塞问题,将耐冲蚀磨损、耐腐蚀的高分子复合材料与耐冲蚀磨损仿生结构相结合对冲蚀关键零件进行设计,以... 目的针对钾盐输送过程中钾盐颗粒对设备造成的冲蚀磨损问题,以及具有较好可溶性和吸湿性的钾盐易黏附于金属设备,从而造成的腐蚀和堵塞问题,将耐冲蚀磨损、耐腐蚀的高分子复合材料与耐冲蚀磨损仿生结构相结合对冲蚀关键零件进行设计,以提高散料输送过程中相关部件表面的耐冲蚀磨损性能和防黏附性能。方法利用自备的疏水二氧化硅对环氧树脂进行增韧处理,结合贝壳表面肋条结构及鲨鱼表皮盾鳞的特殊排列方式对冲蚀表面进行仿生设计,再利用翻模法在增韧环氧树脂表面制备耐冲蚀仿生结构,完成接触角的测量,以及表面耐磨性、表面硬度、耐冲蚀磨损性能等测试,探究疏水二氧化硅颗粒质量分数、仿生结构对环氧树脂综合性能的影响。结果增加疏水二氧化硅的含量,可以提高试样的疏水性;相较于无仿生结构试样,贝壳/鲨鱼复合仿生结构试样的耐磨性能更强,其质量损失率由0.22%降至0.072%。同时,在疏水二氧化硅的质量分数为4%时,冲蚀率最低,仅为1.4%。结论疏水二氧化硅的质量分数为4%的增韧环氧树脂贝壳/鲨鱼仿生结构试样的综合性能最优,其疏水性、耐磨性、耐冲蚀性能均得到提升。 展开更多
关键词 冲蚀磨损 仿生结构 增韧环氧树脂 疏水二氧化硅
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基于CFD-DPM模拟的冷氢化工艺旋风分离器内气固两相流动及冲蚀磨损特性研究 被引量：6
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作者 陈聚凯 吴肖文 +3 位作者 周慧 张政 陈英华 李海生 《流体机械》 CSCD 北大核心 2024年第10期41-48,共8页
针对冷氢化工艺混合气体-硅颗粒分离问题,以旋风分离器为研究对象,采用CFD-DPM模拟的方法,对旋风分离器内气固两相流动及硅颗粒的冲蚀磨损特性开展研究。结果表明,旋风分离器内静压与速度的分布呈现出内、外旋涡明显的差异性,在分离段... 针对冷氢化工艺混合气体-硅颗粒分离问题,以旋风分离器为研究对象,采用CFD-DPM模拟的方法,对旋风分离器内气固两相流动及硅颗粒的冲蚀磨损特性开展研究。结果表明,旋风分离器内静压与速度的分布呈现出内、外旋涡明显的差异性,在分离段靠近壁面附近,流体受器壁约束,形成向下运动的外旋涡,静压值较大;在轴线附近,静压值降至最小,流速沿径向先增大后减小,呈双峰分布,且速度分量以切向分量占优。旋风分离器内颗粒运动受粒径影响显著,粒径为75μm的较大硅颗粒在分离段沿壁面以螺旋带状运动为主,在入口环形孔间和灰斗顶部集中出现灰环,而粒径为20μm的较小硅颗粒的运动则呈现较强的随机性;受颗粒运动特性的影响,冲蚀作用在入口环形孔间顶板、灰斗顶部以及灰斗收缩段入口处相对更加严重;在分离锥段沿收缩方向均逐渐增大,螺旋灰带的出现使较大颗粒的冲蚀率分布更加集中,在螺旋灰带出现部位,粒径为75μm硅颗粒的冲蚀率约为20μm硅颗粒冲蚀率的5~7倍;在入口环形空间及灰斗内部,随机运动的较小颗粒造成的冲蚀作用更严重。研究结果可为旋风分离器的减磨设计和结构优化提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 冷氢化 旋风分离器 气固两相流 冲蚀磨损
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高压隔膜泵单向阀阀隙流场的冲蚀磨损特性分析 被引量：3
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作者 陈虹潮 马军 +1 位作者 熊新 李祥 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期123-131,共9页
目的探究高压隔膜泵单向阀阀隙流场冲蚀磨损产生的原因及主要影响因素。方法基于固液两相流基本理论和冲蚀模型,考虑颗粒保护效应及磨蚀效应,采用计算流体力学(CFD)方法模拟单向阀阀隙流场的冲蚀磨损行为,探究矿粉颗粒体积分数、颗粒粒... 目的探究高压隔膜泵单向阀阀隙流场冲蚀磨损产生的原因及主要影响因素。方法基于固液两相流基本理论和冲蚀模型,考虑颗粒保护效应及磨蚀效应,采用计算流体力学(CFD)方法模拟单向阀阀隙流场的冲蚀磨损行为,探究矿粉颗粒体积分数、颗粒粒径、单向阀半锥角、胶垫突出高度等参数对单向阀冲蚀磨损特性的影响。结果矿粉颗粒紧贴阀芯壁面的剪切运动是造成阀芯发生冲蚀磨损失效的主要原因。当矿粉的体积分数由0.1增大到0.5时,由冲蚀造成的最大冲蚀磨损速率随之减小,由磨蚀造成的平均冲蚀磨损速率随之增大。当矿粉粒径为0.025~0.048 mm时,随着矿粉粒径的增大,平均冲蚀磨损速率随之增大。当矿粉粒径超过0.048 mm时,平均冲蚀磨损速率逐渐减小。当单向阀半锥角由30°增大到45°时,阀隙流场的最大流速由12.23 m/s减小至9.19 m/s,矿粉颗粒对阀芯壁面的最大冲蚀磨损速率减小了41.16%。阀隙流场的最大流速和冲蚀磨损速率随着胶垫突出高度h的增大而增大,同时位置也发生了相应变化。结论矿粉颗粒体积分数的增加会加重粒子对阀芯壁面的损伤程度,随着粒径的增加,泵阀的最大冲蚀磨损速率先增大后减小,增大半锥角可以缓解颗粒对壁面的冲蚀磨损,增大胶垫突出高度会导致冲蚀磨损区域逐渐向胶垫突出位置集中。 展开更多
关键词 单向阀 冲蚀磨损 阀隙流场 固液两相流 数值模拟
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烧结除尘系统90°弯管壁面冲蚀磨损规律 被引量：1
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作者 冯晓峰 张华 +3 位作者 谢冬明 李安桂 吴禹卓 左小林 《烧结球团》 北大核心 2024年第2期17-24,37,共9页
基于实验和CFD-DPM模型分析对烧结除尘系统中90°弯管管壁的冲蚀磨损进行研究,分析粉尘质量浓度、管道流速、颗粒直径、管道弯径比及管道直径对弯管冲蚀率的影响,将模拟结果与实验值进行验证,模拟结果与实验数据吻合良好,表明模拟... 基于实验和CFD-DPM模型分析对烧结除尘系统中90°弯管管壁的冲蚀磨损进行研究,分析粉尘质量浓度、管道流速、颗粒直径、管道弯径比及管道直径对弯管冲蚀率的影响,将模拟结果与实验值进行验证,模拟结果与实验数据吻合良好,表明模拟结果基本可信。结果表明:弯管最大冲蚀速率随粉尘质量浓度的增加而线性增长,且粉尘质量浓度不同时,冲蚀率最大位置基本相同,主要集中在50°~70°;弯管最大冲蚀率随管道流速增加且表现为指数函数增长,当管道流速大于15 m/s时,冲蚀率增大趋势明显;随着粉尘粒径的增加,弯管的最大冲蚀率增大,但当颗粒直径大于150μm时,最大冲蚀率的增加速率随粒径增加而降低;冲蚀率随弯径比增大呈减小趋势,壁面冲蚀率随管径增大而减小。该研究结果可为弯管冲蚀耐磨研究和工程设计提供理论参考。 展开更多
关键词 90°弯管 冲蚀磨损 除尘管道 数值模拟
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