基于全尺寸实物试验的90°弯管气-固冲蚀模拟研究

作     者：林元华 黄耕 邓宽海 刘冰 张溪桓 梅宗斌 LIN Yuanhua;HUANG Geng;DENG Kuanhai;LIU Bing;ZHANG Xihuan;MEI Zongbin

作者机构：西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500 四川华宇石油钻采装备有限公司四川泸州646000 

出 版 物：《安全与环境学报》 (Journal of Safety and Environment)

年 卷 期：2023年第23卷第12期

页      面：4325-4334页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52074232) 四川省自然科学基金重点项目(2022NSFSC0994) 

主　　题：安全工程 90°弯管 冲蚀试验 冲蚀模型 冲蚀速率 灰色关联度 

摘      要：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。