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含错边焊缝缺陷弯管气固两相流冲蚀磨损研究
1
作者 谭冬梅 甘沁霖 +1 位作者 陶雨 段嘉仪 《北京化工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期110-120,共11页
在天然气输送系统中,当考虑弯管焊接缺陷时,结构特征差异导致的流场变化会使弯管产生不同的冲蚀特性。采用Computational Fluid Dynamics-Discrete Phase Model(CFD-DPM)方法研究不同颗粒参数、弯管导向、缺陷高度及颗粒入射角度下无错... 在天然气输送系统中,当考虑弯管焊接缺陷时,结构特征差异导致的流场变化会使弯管产生不同的冲蚀特性。采用Computational Fluid Dynamics-Discrete Phase Model(CFD-DPM)方法研究不同颗粒参数、弯管导向、缺陷高度及颗粒入射角度下无错边焊缝弯管、外错边焊缝弯管、内错边焊缝弯管的介质流态特征与冲蚀规律。研究结果表明:(1)气体在弯管部位出现二次流动现象,速度分布出现扭曲,其中外错边焊缝弯管速度分布曲线扭曲幅度大,二次流作用效应最明显;(2)流体速度对冲蚀速率的影响最大,两者呈幂指数函数关系,质量流量次之,与冲蚀速率呈线性函数关系,颗粒粒径的影响最小,与冲蚀速率近似呈线性函数关系;(3)外错边焊缝弯管会在弯头处形成第二冲蚀磨损严重区域,而内错边焊缝与无错边焊缝弯管冲蚀效果相似,均只有1个冲蚀严重区域;(4)当流体在竖直管流向一致时,“H-V”导向弯管最大冲蚀速率均大于“V-H”导向弯管,在不同弯管导向下外错边焊缝弯管冲蚀速率最大;(5)弯管最外侧最大磨损位置随着错边高度发生变化,在一定高度下会使弯头内壁形成第二冲蚀磨损严重区域,且错边高度越大,弯头最外侧所受冲蚀速率越大;(6)颗粒的入射角度会影响弯管的冲蚀效应,其影响程度需结合入口直管长度与颗粒运动状态分析。 展开更多
关键词 焊缝错边缺陷 气固两相流 冲蚀磨损 固体颗粒 弯管导向 入射角度
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基于DPM模型的压裂管线弯头冲蚀磨损影响因素分析
2
作者 朱红波 唐礼俊 周永新 《科技与创新》 2024年第1期5-8,14,共5页
为进一步研究水力压裂工况条件对压裂管线90°弯头冲蚀磨损的影响规律,采用CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)方法建立弯头流场仿真模型,基于Fluent软件中DPM(Discrete Phase Model,离散相模型)研究了压裂流体速度、... 为进一步研究水力压裂工况条件对压裂管线90°弯头冲蚀磨损的影响规律,采用CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)方法建立弯头流场仿真模型,基于Fluent软件中DPM(Discrete Phase Model,离散相模型)研究了压裂流体速度、支撑剂颗粒直径和质量流量对管线弯头部位冲蚀磨损的影响。结果表明,弯头冲蚀磨损主要集中在弯头外侧内壁面,最大冲蚀磨损区域出现在弯头与出口直管段连接处;冲蚀速率随流体速度增大呈指数增长,在质量流量大于1.7 kg/s、流体速度为25 m/s时颗粒直径增大引起冲蚀速率增幅最大;质量流量增大会促进冲蚀速率随粒径的增大而升高,冲蚀速率随着粒径的增大则会出现先增大再减小最后趋于稳定的现象。 展开更多
关键词 DPM 压裂 弯头 冲蚀磨损
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磷酸盐陶瓷涂层耐高温冲蚀磨损性能研究
3
作者 程鸿宇 张学斌 +2 位作者 王平 刘伟 苏海林 《电镀与涂饰》 CAS 北大核心 2024年第3期98-104,共7页
[目的]垃圾焚烧炉锅炉管道面临严重的高温冲蚀磨损问题,本文研究了磷酸盐陶瓷涂层的耐高温冲蚀磨损性能,以期实现对垃圾焚烧炉锅炉管道的长寿命保护。[方法]以浓磷酸、氢氧化铝、氧化镁和氧化锌为原料,在12Cr1MoV钢表面制备了磷酸盐陶... [目的]垃圾焚烧炉锅炉管道面临严重的高温冲蚀磨损问题,本文研究了磷酸盐陶瓷涂层的耐高温冲蚀磨损性能,以期实现对垃圾焚烧炉锅炉管道的长寿命保护。[方法]以浓磷酸、氢氧化铝、氧化镁和氧化锌为原料,在12Cr1MoV钢表面制备了磷酸盐陶瓷涂层。在不同冲蚀颗粒质量和冲蚀角下对涂层进行高温冲蚀磨损试验,利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了磷酸盐陶瓷涂层的微观组织结构和冲蚀磨损形貌,探究了涂层的高温冲蚀磨损机理。[结果]磷酸盐陶瓷涂层的冲蚀质量损失随着单位时间内冲蚀颗粒质量的增加而线性增大,涂层磨损率最大时的冲蚀角是90°,随着冲蚀角减小,冲蚀率逐渐减小,冲蚀区域由圆形变为椭圆形。涂层表面在冲蚀后出现许多凹坑,冲蚀角越大则凹坑越深、越明显。[结论]磷酸盐陶瓷涂层在高温冲蚀磨损试验中符合脆性材料的冲蚀磨损规律,它适用于垃圾焚烧炉锅炉管道防护领域。 展开更多
关键词 磷酸盐陶瓷涂层 高温冲蚀磨损 冲蚀角 机理
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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
4
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
5
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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泥浆射流泵冲蚀磨损特性
6
作者 孙坤杰 程怀玉 +2 位作者 张祖提 柴彤山 龙新平 《流体机械》 CSCD 北大核心 2024年第2期92-99,共8页
为了研究泥浆射流泵的冲蚀磨损特性,基于欧拉-拉格朗日方法对泥浆射流泵内部的固液两相流动开展了数值模拟,重点对泥浆射流泵内部液固两相流的冲蚀磨损规律进行了研究。结果表明:泥浆射流泵喉管进口和喉管中后段是产生冲蚀磨损的主要部... 为了研究泥浆射流泵的冲蚀磨损特性,基于欧拉-拉格朗日方法对泥浆射流泵内部的固液两相流动开展了数值模拟,重点对泥浆射流泵内部液固两相流的冲蚀磨损规律进行了研究。结果表明:泥浆射流泵喉管进口和喉管中后段是产生冲蚀磨损的主要部位,吸入室和扩散管未产生明显冲蚀磨损。颗粒质量流量从1 kg/s增大到1.8 kg/s时,泥浆射流泵最大冲蚀速率增大了93.7%;泥浆流速从2 m/s增大到5 m/s时,最大冲蚀速率增大了11.48倍;颗粒直径从200μm增大到450μm时,最大冲蚀速率先减小后增大。相较于颗粒质量流量和颗粒直径,泥浆流速对射流泵内表面的冲蚀磨损影响更大,但产生冲蚀磨损的主要部位不会随泥浆流速、颗粒质量流量和颗粒直径发生明显改变。研究成果可为射流泵的设计提供参考。 展开更多
关键词 泥浆射流泵 液固两相流 数值模拟 离散相模型 冲蚀磨损
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电站锅炉管道冲蚀磨损及涂层防护技术
7
作者 张洪兵 胡俊刚 +2 位作者 程志祥 田维宽 廖勇 《中国科技期刊数据库 工业A》 2024年第3期0158-0161,共4页
本文深入探讨了电站锅炉管道在高温环境下的冲蚀磨损现象,以及涂层防护技术的核心要素。探究高温环境中冲蚀磨损的成因,涵盖流体冲击、颗粒物悬浮、化学腐蚀等现象,并阐述应对这些挑战的策略。详述耐磨材料的选择、表面处理技术与涂层... 本文深入探讨了电站锅炉管道在高温环境下的冲蚀磨损现象,以及涂层防护技术的核心要素。探究高温环境中冲蚀磨损的成因,涵盖流体冲击、颗粒物悬浮、化学腐蚀等现象,并阐述应对这些挑战的策略。详述耐磨材料的选择、表面处理技术与涂层保护等策略,以及涂层技术的性能需求和各类涂层的特性,金属、陶瓷,以及功能性与纳米涂层等。探究多层结构涂层、智能涂层以及集成智能材料的前沿科技。这些研究揭示了涂层技术在增强管道耐用性与抗腐蚀性方面的创新魅力,赋予管道保护以多元化、智能化的新篇章。 展开更多
关键词 电站锅炉 冲蚀磨损 涂层防护技术
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涡轮增压器喷嘴环冲蚀磨损后气动特性研究
8
作者 温华兵 王家昊 +3 位作者 於克良 郭俊华 刘红丹 刘扬 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第22期312-321,共10页
船用柴油机排放尾气中的固体颗粒会对可变混流涡轮造成冲蚀磨损,导致喷嘴环表面材质剥落,表面粗糙度增加,降低喷嘴环使用寿命。该研究利用ANSYS CFX软件,基于气固两相流的欧拉-拉格朗日法和Finnie磨损模型,研究不同开度下,磨损产生的表... 船用柴油机排放尾气中的固体颗粒会对可变混流涡轮造成冲蚀磨损,导致喷嘴环表面材质剥落,表面粗糙度增加,降低喷嘴环使用寿命。该研究利用ANSYS CFX软件,基于气固两相流的欧拉-拉格朗日法和Finnie磨损模型,研究不同开度下,磨损产生的表面粗糙度对喷嘴环流场、静压和涡轮性能的影响。研究表明:喷嘴环吸力面和压力面两侧的流动边界层厚度、静熵、湍流动能和表面摩擦因数均随粗糙度的增大而增大,导致边界层附近的流动损失增大、气体内能增加、能量耗散增大;喷嘴环两侧的静压差随粗糙度的增大而增大,使喷嘴环结构载荷增大,可能会降低喷嘴环使用寿命;随着表面粗糙度增大,涡轮效率随之降低,但降低速率却有所减小,对不同开度的影响程度也不同。 展开更多
关键词 可变混流涡轮喷嘴环 尾气颗粒 冲蚀磨损 表面粗糙度 数值仿真
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液压滑阀全寿命周期冲蚀磨损量特性分析
9
作者 訚耀保 郭锐 李双路 《液压与气动》 北大核心 2023年第11期10-17,共8页
满足油液清洁度要求的液压油中仍存在固体颗粒物,这些固体颗粒在油液带动下会撞击滑阀空间流道,使滑阀产生冲蚀磨损,导致其性能退化。针对上述问题,结合计算流体力学与冲蚀理论,进行了滑阀磨损过程的数值模拟,得到滑阀全寿命周期磨损规... 满足油液清洁度要求的液压油中仍存在固体颗粒物,这些固体颗粒在油液带动下会撞击滑阀空间流道,使滑阀产生冲蚀磨损,导致其性能退化。针对上述问题,结合计算流体力学与冲蚀理论,进行了滑阀磨损过程的数值模拟,得到滑阀全寿命周期磨损规律:滑阀的进出口压差增大,使颗粒的撞击速度和颗粒流量增大,加剧了滑阀磨损;阀口开度增大,节流口处从层流转变至湍流,同时也增大了颗粒流量,使滑阀磨损程度增大,且在不同阀口开度下,滑阀的磨损区域不同;同一节流口处,不同的油液流向,节流边两侧的磨损程度不同;节流磨损轮廓表明,阀芯的径向磨损和阀套的轴向磨损会导致滑阀控制性能下降,且阀芯的磨损较阀套更严重。 展开更多
关键词 液压滑阀 冲蚀磨损 数值模拟 统计学 液压油
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基于Fluent的管道冲蚀磨损性能研究
10
作者 连帅梅 曾令强 +1 位作者 廖文玲 罗雅琴 《成都工业学院学报》 2023年第4期6-12,共7页
为解决管道输送中冲蚀磨损的问题,基于气-固两相流和冲蚀理论,采用计算流体动力学(CFD)仿真方法对管道的冲蚀磨损性能进行研究。系统分析气体流速、颗粒直径、颗粒质量流量、管道参数对管道冲蚀的影响规律。仿真研究结果指出,随气流流... 为解决管道输送中冲蚀磨损的问题,基于气-固两相流和冲蚀理论,采用计算流体动力学(CFD)仿真方法对管道的冲蚀磨损性能进行研究。系统分析气体流速、颗粒直径、颗粒质量流量、管道参数对管道冲蚀的影响规律。仿真研究结果指出,随气流流速、颗粒质量流量和弯管角度的增加,管道的冲蚀率呈现逐渐增加的变化趋势,而颗粒直径的增加并不会造成冲蚀率一直增加,颗粒直径为200μm时管道的冲蚀率最大。此外,对于气体流速、颗粒直径、颗粒质量流量和弯管角度4种参数,气体流速对管道的冲蚀率影响最大。 展开更多
关键词 管道 冲蚀磨损 数值仿真 气固两相流 气体流速
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结构参数对旋流器冲蚀磨损影响的数值模拟研究
11
作者 朱红波 唐礼俊 《科技与创新》 2023年第23期5-8,12,共5页
钻井液中液固两相流的冲刷作用会造成泥浆旋流器壁面的冲蚀磨损,为进一步分析结构参数对旋流器冲蚀磨损的影响,采用Fluent软件对不同溢流口、底流口直径的水力旋流器进行冲蚀磨损数值模拟。结果表明,随着底流口直径的增大,冲蚀磨损沿圆... 钻井液中液固两相流的冲刷作用会造成泥浆旋流器壁面的冲蚀磨损,为进一步分析结构参数对旋流器冲蚀磨损的影响,采用Fluent软件对不同溢流口、底流口直径的水力旋流器进行冲蚀磨损数值模拟。结果表明,随着底流口直径的增大,冲蚀磨损沿圆柱段向圆锥段移动,冲蚀磨损速率不断减小;随着溢流口直径增大,冲蚀磨损速率先减小后增大,当溢流口直径取40~50mm、底流口直径取30 mm时可获得最小冲蚀磨损速率。 展开更多
关键词 旋流器 结构参数 冲蚀磨损 数值仿真
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含砂天然气管道弯管冲蚀磨损特性研究
12
作者 季楚凌 杨紫辰 +1 位作者 马树锋 王勃 《管道技术与设备》 CAS 2023年第4期18-21,37,共5页
当天然气管道中混有砂粒时,弯管易受冲蚀而使其壁厚减薄。为此,以国内某含砂气田输气首站内的工艺管道为例,采用Fluent软件对弯管的冲蚀磨损特性进行了数值模拟研究。结果表明:在正常输气工况下,弯管外拱的下部为其冲蚀磨损集中区,且最... 当天然气管道中混有砂粒时,弯管易受冲蚀而使其壁厚减薄。为此,以国内某含砂气田输气首站内的工艺管道为例,采用Fluent软件对弯管的冲蚀磨损特性进行了数值模拟研究。结果表明:在正常输气工况下,弯管外拱的下部为其冲蚀磨损集中区,且最大局部减薄量为0.4 mm/a。另外,弯径比的增大会扩大弯管的冲蚀磨损集中区范围,同时使其最大冲蚀磨损速率减小;内径的增大不会改变弯管的冲蚀磨损集中区分布,但会造成其最大冲蚀磨损速率减小。研究结果可为后续进一步研究弯管的冲蚀磨损防护措施提供参考。 展开更多
关键词 天然气管道 弯管 冲蚀磨损特性 冲蚀磨损速率 Fluent软件 数值模拟
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超深井变径连续管冲蚀磨损规律研究
13
作者 刘少胡 徐泽庆 +2 位作者 苑清英 杨洋 李若雯 《焊管》 2023年第7期45-50,70,共7页
针对超深井变径连续管的冲蚀问题,基于冲蚀理论和固液两相流理论,对变径连续管的井下水平段和滚筒缠绕段进行冲蚀模拟分析,研究变径连续管不同壁厚和变壁厚段的冲蚀情况,采用控制变量法研究排量、含砂比、颗粒直径以及颗粒密度对变径连... 针对超深井变径连续管的冲蚀问题,基于冲蚀理论和固液两相流理论,对变径连续管的井下水平段和滚筒缠绕段进行冲蚀模拟分析,研究变径连续管不同壁厚和变壁厚段的冲蚀情况,采用控制变量法研究排量、含砂比、颗粒直径以及颗粒密度对变径连续管的冲蚀影响规律。研究表明:随着壁厚的减小,变径连续管内壁的冲蚀逐渐减小,变径段的冲蚀要比不变径段的冲蚀小,而且滚筒缠绕螺旋段的冲蚀集中在连续管外侧。此外,随着排量、含砂比、颗粒密度的增加,最大冲蚀速率呈增大的趋势;随着颗粒直径的增加,最大冲蚀速率呈减小的趋势。研究结果对变径连续管的应用具有一定的指导作用。 展开更多
关键词 变径连续管 冲蚀磨损 数值模拟 水力压裂 超深井
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笼式调节阀的冲蚀磨损与空蚀
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作者 乔元 仇畅 +3 位作者 钱锦远 干瑞彬 徐春明 金志江 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期5111-5120,共10页
基于均质平衡流模型、空化模型和离散相模型,对煤直接液化工程中的笼式调节阀内气液固多相流动进行了仿真分析与预测,分析了阀内冲蚀磨损和空化空蚀的基本分布特征,并结合阀笼实际失效情况,验证分析结果并确定了阀笼失效的主要原因。结... 基于均质平衡流模型、空化模型和离散相模型,对煤直接液化工程中的笼式调节阀内气液固多相流动进行了仿真分析与预测,分析了阀内冲蚀磨损和空化空蚀的基本分布特征,并结合阀笼实际失效情况,验证分析结果并确定了阀笼失效的主要原因。结果表明:阀内空化发生的主要区域均位于阀笼的内层节流孔内。阀门入口压力不变时,随着阀门开度的增加,蒸汽相体积随之增加,流体流经的节流孔数增加,空化发生范围也随之增加,空蚀强度也随之增强;阀笼导流槽内壁受颗粒直接冲击中心及周围区域存在明显变形和穿透性缺陷,多个开度下冲蚀磨损速率最高的区域均位于导流槽内壁远离调节阀的进口侧;阀笼内壁内层节流孔出口周围的坑状缺陷主要是由于空化气泡破灭冲击壁面产生。 展开更多
关键词 笼式调节阀 多相流 冲蚀磨损 空化 失效分析
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提高环氧耐磨涂层材料抗冲蚀磨损性能的方法 被引量：1
15
作者 佟凤宇 贾金锋 +1 位作者 曹法凯 隗小山 《化工技术与开发》 CAS 2023年第3期34-37,91,共5页
环氧耐磨涂层材料广泛应用于渣浆泵、固-液颗粒浆料输送管道等冲蚀磨损工况下的设备修复与预防护中。为了提高材料的抗冲蚀磨损性能,延长使用寿命,根据材料磨损失效的机理分析,本文系统总结了近年来针对环氧耐磨涂层材料的改性方法,包... 环氧耐磨涂层材料广泛应用于渣浆泵、固-液颗粒浆料输送管道等冲蚀磨损工况下的设备修复与预防护中。为了提高材料的抗冲蚀磨损性能,延长使用寿命,根据材料磨损失效的机理分析,本文系统总结了近年来针对环氧耐磨涂层材料的改性方法,包括增韧改性法、短纤维改性法与填料改性法等。以上改性方法均提高了材料的力学性能,降低了冲蚀介质对材料表面的切削作用,提高了材料的抗冲蚀磨损性能。 展开更多
关键词 环氧耐磨涂层材料 冲蚀磨损 增韧改性法 短纤维改性法 填料改性法
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基于灰色预测模型的水煤浆输送管道冲蚀磨损寿命预测
16
作者 王硕 张亚新 朱博韬 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期3431-3442,共12页
固液两相流广泛出现在煤化工生产过程中,管道输送系统受固液两相流介质冲蚀磨损尤为严重,系统突发性失效风险极高,已成为煤化工装置安全生产与稳定运行的重大隐患。降低生产安全风险,保障管道系统安全可靠运行,开展冲蚀磨损寿命预测研... 固液两相流广泛出现在煤化工生产过程中,管道输送系统受固液两相流介质冲蚀磨损尤为严重,系统突发性失效风险极高,已成为煤化工装置安全生产与稳定运行的重大隐患。降低生产安全风险,保障管道系统安全可靠运行,开展冲蚀磨损寿命预测研究是煤化工设备完整性研究的关键一环。本文以新疆某煤化工企业水煤浆汽化炉进料管为研究对象,应用ANSYS 2021R1软件进行数值模拟分析,确定弯管冲蚀磨损主要位置与短期内冲蚀磨损减薄量,为预测模型建立提供原始序列,通过灰色预测理论分别建立GM(1,1)模型、无偏GM(1,1)模型以及灰色马尔科夫模型完成对弯管冲蚀速率的预测,并结合SY/T 6151—2009《钢质管道管体腐蚀损伤评价方法》得出该管道服役寿命与检修周期。结果表明:冲蚀磨损减薄主要集中在弯管轴向70°左右,且在工艺条件相同的情况下冲蚀磨损减薄的最大位置不随时间变化发生移动。无偏GM(1,1)模型与灰色马尔科夫模型在中长期预测中优势显著,且灰色马尔科夫模型更适宜长期预测工作。所涉及的水煤浆汽化炉进料输送弯管服役寿命为570天左右,在弯管投入使用450天后冲蚀减薄量增长显著,需要定期开展该弯管重点部位的监测与预防性维护。 展开更多
关键词 两相流 冲蚀磨损 数值模拟 灰色预测系统 寿命预测
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钛合金靶材颗粒冲蚀磨损及能量转化特性数值研究
17
作者 侯燕芳 蔡柳溪 +2 位作者 姚佳伟 贺尧 李云 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期151-160,207,共11页
目的解决钛合金材料固体颗粒磨损问题。方法采用显式动力学有限元分析手段,结合Johnson-cook材料模型和应变累积失效模型,对多颗粒连续冲击Ti-6Al-4V钛合金靶材的冲蚀特性和能量转化特性进行数值模拟。结果在颗粒以倾斜角度连续冲击靶材... 目的解决钛合金材料固体颗粒磨损问题。方法采用显式动力学有限元分析手段,结合Johnson-cook材料模型和应变累积失效模型,对多颗粒连续冲击Ti-6Al-4V钛合金靶材的冲蚀特性和能量转化特性进行数值模拟。结果在颗粒以倾斜角度连续冲击靶材时,最大冲蚀应力呈现一定波动性。当颗粒在法向连续冲击时,靶材会快速进入稳定冲蚀阶段。在不同入射角度下,多颗粒连续冲击靶材的最大应力均位于靶材产生材料堆积的位置。在入射角90°和入射速度130 m/s下,当颗粒尺寸从50μm增至150μm时,最大冲击坑深度从3.124μm增至8.997μm。当颗粒尺寸超过100μm后,由于加工硬化机制的影响,后续颗粒冲击产生的应力比第1次冲击产生的应力降低了30%~60%。在冲角为30°下,当摩擦因数从0增至0.2时,颗粒动能损失增大了22.69%。随着入射角度的增加,摩擦因数对颗粒动能损失的影响逐渐减弱。结论从微观机制上解释了入射角度和颗粒粒径对多颗粒连续冲蚀行为的影响,明确了摩擦因数对颗粒冲蚀过程中能量转化特性的影响。 展开更多
关键词 钛合金 冲蚀磨损 能量转化 摩擦因数 数值模拟
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水源含沙喷灌对折射式喷头冲蚀磨损规律研究
18
作者 李俊龙 李杰 张以升 《节水灌溉》 北大核心 2023年第7期84-89,共6页
引黄喷灌水源含沙量大,容易造成冲蚀磨损导致喷头结构变形,进而引起喷灌系统灌溉质量的降低。为了研究折射式喷头的冲蚀磨损规律,采用室内试验与数值仿真相结合的方法,对不同工况下的冲蚀位置和冲蚀速率进行分析,验证了数值模拟具有较... 引黄喷灌水源含沙量大,容易造成冲蚀磨损导致喷头结构变形,进而引起喷灌系统灌溉质量的降低。为了研究折射式喷头的冲蚀磨损规律,采用室内试验与数值仿真相结合的方法,对不同工况下的冲蚀位置和冲蚀速率进行分析,验证了数值模拟具有较高的准确性,在此基础上,采用回归分析的方法,分别研究了锥角高度、流道长度与进口流速、含沙量和喷灌历时的关系。结果表明,喷头的冲蚀主要集中于蓝色喷盘的锥角处、流道与分水台凸起处;喷头的冲蚀速率随进口流速增大而增加;随着喷灌历时的增加,喷盘锥角高度不断下降,当进口流速从9.87 m/s增加到21.65 m/s时,48 h喷灌时间内喷盘锥角高度从2.80 mm分别下降到2.48、2.39、2.32、2.25和2.23 mm,最大下降幅度为20.36%;随着进口流速的增大,流道长度在磨蚀作用下逐渐减小,从10.50 mm分别减小到8.88、8.30、7.82、7.71和7.11 mm,最大减小幅度为32.29%;喷盘的锥角高度及流道长度与时间存在线性关系。数值模拟方法可用于研究折射式喷头的冲蚀规律,为喷头的失效预测提供参考。 展开更多
关键词 折射式喷头 冲蚀磨损 数值模拟 冲蚀速率 几何结构
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水煤浆参数对输送弯管冲蚀磨损影响分析
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作者 王硕 张亚新 +1 位作者 苑学林 曹松茂 《化工设备与管道》 CAS 北大核心 2023年第4期89-96,共8页
针对水煤浆气化炉进料弯管面临的固液两相流冲蚀磨损导致的穿孔失效问题,以进料输送弯管为研究对象,水煤浆主要参数(流速v、煤粉直径d_(p)、煤粉质量流量q_(m))为变量,采用CFD-DPM耦合方法开展主要参数对冲蚀磨损速率影响的单变量数值模... 针对水煤浆气化炉进料弯管面临的固液两相流冲蚀磨损导致的穿孔失效问题,以进料输送弯管为研究对象,水煤浆主要参数(流速v、煤粉直径d_(p)、煤粉质量流量q_(m))为变量,采用CFD-DPM耦合方法开展主要参数对冲蚀磨损速率影响的单变量数值模拟,使用响应曲面法进行多因素交互作用下对弯管冲蚀磨损速率影响显著程度分析并对水煤浆主要参数做出优化。研究表明,弯管的冲蚀磨损现象集中在弯管轴向80°~90°,且一般不随影响因素改变而移动。从单变量模拟结果来看,煤粉直径对冲蚀磨损速率的影响远远小于其他因素的影响;经响应曲面法分析,介质流速对冲蚀磨损速率影响最为显著;在介质流速v为20 m/s,煤粉质量流量q_(m)为0.5 kg/s,煤粉直径dp为0.8 mm条件下,输送弯管冲蚀磨损速率最小。 展开更多
关键词 两相流 冲蚀磨损 数值模拟 响应面法 参数优化
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铁粉颗粒对TP347H不锈钢的冲蚀磨损特性研究
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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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