為了探究流體在輸送中對(duì)活動(dòng)彎頭的沖蝕規(guī)律,以?76. 2 mm （3 in） 10型長半徑活動(dòng)彎頭為研究對(duì)象,建立了該型號(hào)活動(dòng)彎頭的物理模型。利用Fluent軟件進(jìn)行仿真分析,分別針對(duì)活動(dòng)彎頭的安裝角度、流體進(jìn)口速度、固體顆粒質(zhì)量流量及固體顆粒直徑等因素進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究結(jié)果表明:流體對(duì)活動(dòng)彎頭的沖蝕速率隨著安裝角度的增加呈現(xiàn)出先增大后減小的變化規(guī)律,并且在安裝角度為3π/8時(shí)沖蝕速率達(dá)到最大值;隨著流體進(jìn)口速度的增大,其對(duì)活動(dòng)彎頭的沖蝕速率逐漸增大,其增長速率也逐漸增大;沖蝕速率與固體顆粒質(zhì)量流量呈線性正相關(guān)關(guān)系;當(dāng)固體顆粒直徑增大時(shí),沖蝕速率呈現(xiàn)出先減小后增大的變化規(guī)律,在顆粒直徑為150μm時(shí)達(dá)到最小值,在顆粒直徑大于500μm時(shí),沖蝕速率的增長趨于平緩。研究結(jié)果可為活動(dòng)彎頭的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。 

【文章來源】：石油機(jī)械. 2019,47(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

?76.2mm10型長半徑活動(dòng)彎頭物理模型Fig.1Physicalmodelof?76.2mmtype10long

嫣逋?窕??。邊界條件包括流體進(jìn)口速度和出口壓力，流體中固體顆粒的運(yùn)動(dòng)采用DPM模型描述。3結(jié)果與分析3.1不同安裝角度對(duì)活動(dòng)彎頭沖蝕的影響活動(dòng)彎頭安裝角度的不同直接導(dǎo)致其內(nèi)部流場的不同。為了研究不同安裝角度對(duì)活動(dòng)彎頭沖蝕的影響，分別以安裝角度為0、π/8、π/4、3π/8、π/2、5π/8、3π/4、7π/8及π的?76.2mm10型長半徑活動(dòng)彎頭為計(jì)算對(duì)象，設(shè)流體的進(jìn)口速度為10m/s，固體顆粒直徑為200μm、出口壓力為70MPa。從計(jì)算結(jié)果中選3幅活動(dòng)彎頭的沖蝕云圖，如圖2所示。由圖2可知，流體對(duì)管道沖蝕最嚴(yán)重的部位是出口段彎頭的外側(cè)內(nèi)壁。為了研究方便，截取安裝角度為0時(shí)x=0平面上的流體湍動(dòng)能云圖，如圖3所示。圖2不同安裝角度下活動(dòng)彎頭的沖蝕云圖Fig.2Thebendpipeunionerosiondistributionatdifferentinstallationangles圖3x=0平面流體湍動(dòng)能云圖Fig.3Fluidturbulentkineticenergydistributionatx=0planar從圖3可以看出，在上游管道中，流體剛進(jìn)入活動(dòng)彎頭時(shí)，流體的湍動(dòng)能較小，流動(dòng)較為平穩(wěn)，固體顆粒對(duì)管壁的沖蝕作用較小。經(jīng)過進(jìn)口段的彎頭后，靠近下游的流體湍動(dòng)能明顯增大，流體流速也增大，流體介質(zhì)中的固體顆粒在離心力的作用下都靠近管道外側(cè)流動(dòng)，使得該處固體顆粒與管壁發(fā)生碰撞的次數(shù)和強(qiáng)度都變大，造成活動(dòng)彎頭出口段外側(cè)內(nèi)壁沖蝕嚴(yán)重。從計(jì)算結(jié)果可以看出，沖蝕速率隨著進(jìn)出管道安裝角度的變化而變化，兩者之間的關(guān)系如圖4所示。從圖4可以看出:當(dāng)安裝角度逐漸增大時(shí)，流體介質(zhì)對(duì)活動(dòng)彎頭的沖蝕速率呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律;當(dāng)安裝角度為3π/8時(shí)，沖蝕速率達(dá)到最大值。圖4沖蝕?

?8、π/2、5π/8、3π/4、7π/8及π的?76.2mm10型長半徑活動(dòng)彎頭為計(jì)算對(duì)象，設(shè)流體的進(jìn)口速度為10m/s，固體顆粒直徑為200μm、出口壓力為70MPa。從計(jì)算結(jié)果中選3幅活動(dòng)彎頭的沖蝕云圖，如圖2所示。由圖2可知，流體對(duì)管道沖蝕最嚴(yán)重的部位是出口段彎頭的外側(cè)內(nèi)壁。為了研究方便，截取安裝角度為0時(shí)x=0平面上的流體湍動(dòng)能云圖，如圖3所示。圖2不同安裝角度下活動(dòng)彎頭的沖蝕云圖Fig.2Thebendpipeunionerosiondistributionatdifferentinstallationangles圖3x=0平面流體湍動(dòng)能云圖Fig.3Fluidturbulentkineticenergydistributionatx=0planar從圖3可以看出，在上游管道中，流體剛進(jìn)入活動(dòng)彎頭時(shí)，流體的湍動(dòng)能較小，流動(dòng)較為平穩(wěn)，固體顆粒對(duì)管壁的沖蝕作用較小。經(jīng)過進(jìn)口段的彎頭后，靠近下游的流體湍動(dòng)能明顯增大，流體流速也增大，流體介質(zhì)中的固體顆粒在離心力的作用下都靠近管道外側(cè)流動(dòng)，使得該處固體顆粒與管壁發(fā)生碰撞的次數(shù)和強(qiáng)度都變大，造成活動(dòng)彎頭出口段外側(cè)內(nèi)壁沖蝕嚴(yán)重。從計(jì)算結(jié)果可以看出，沖蝕速率隨著進(jìn)出管道安裝角度的變化而變化，兩者之間的關(guān)系如圖4所示。從圖4可以看出:當(dāng)安裝角度逐漸增大時(shí)，流體介質(zhì)對(duì)活動(dòng)彎頭的沖蝕速率呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律;當(dāng)安裝角度為3π/8時(shí)，沖蝕速率達(dá)到最大值。圖4沖蝕速率與安裝角度關(guān)系曲線Fig.4Ｒelationoferosionrateandinstallationangle3.2流體進(jìn)口速度對(duì)活動(dòng)彎頭沖蝕的影響流體進(jìn)口速度是影響沖蝕的重要因素，它會(huì)對(duì)活動(dòng)彎頭的沖蝕速率產(chǎn)生較大影響。選取進(jìn)出管道角度為π/4的?76.2mm10型長半徑活動(dòng)彎頭作為計(jì)算模型，固體顆粒直徑為200μm

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3101845