發(fā)布時間：2021-06-26 18:53

　　管道內(nèi)部磨損是流程管道發(fā)生泄漏的主要原因之一,由于磨損導致的管道失效嚴重影響管道輸送的安全性。本文采用數(shù)值仿真的方法,采用FLUENT軟件分析了水平管道輸送介質(zhì)中固體顆粒的濃度對管道磨損的影響,得到了水平管道輸送過程中已發(fā)生沖蝕磨損的區(qū)域以及在輸送過程中固體顆粒在流體中的分布情況,并初步進行討論,本論文的結(jié)果可對管道磨損的防護提供一定的借鑒和參考。 

【文章來源】：教育現(xiàn)代化. 2019,6(34)

【文章頁數(shù)】：2 頁

【部分圖文】：

管道網(wǎng)格劃分

靨峁┮歡ǖ囊讕蕁?二數(shù)值仿真研究對象為半徑75mm，長度為1m的水平管道，管徑為0.15m，采用FLUENT模擬軟件，選取Mixture混合模型，采用速度進口，壓力出口條件，四邊形網(wǎng)格，底面網(wǎng)格間距為1，壁面網(wǎng)格間距設(shè)為0.5，三維實體和計算網(wǎng)格如圖1所示。本文固體選用直徑為0.1mm，密度2.73×103kg/m3的鋁合金顆粒，液相為水，設(shè)流速為2.5m/s，分別計算了顆粒濃度為5%，10%，15%，20%四種條件下，水平管道的磨損情況，得到了沖蝕速率云圖。圖1管道網(wǎng)格劃分三結(jié)果與討論（a）5%（b）10%（c）15%（d）20%圖2不同體積濃度條件下管道的沖蝕速率圖（a）5%；（b）10%；（c）15%；（d）20%作者簡介：吳學舜，男，漢族，浙江金華人，研究方向：固液兩相流磨損特性。通訊作者：王艷萍，女，漢族，遼寧調(diào)兵山人，博士，副教授，研究方向：固液兩相流離心泵磨損。

沖蝕磨損的部位是在水平管道的入口段底部，這一結(jié)果符合管道入口段的效應(yīng)，隨著進入管道的延長，磨損效應(yīng)逐漸減弱，隨著濃度從5%增加到15%，沖蝕磨損的速率顯示增大，但時當濃度提高到20%時，結(jié)果出現(xiàn)了沖蝕速率下降的趨勢，分析其原因可能是由于顆粒濃度的增加，顆粒之間的相互作用力增強，對管道避免的沖擊能力減弱引起的，而當高濃度條件下，本文所采用的模型方程是否適用，流體是否仍滿足不可壓縮流體的條件，仍待在進一步的研究中。而同時在該模型下，固體顆粒在管道中的分布情況也與沖蝕速率的趨勢相一致，如圖3所示：(a)5%(b)10%(c)15%(d)20%圖3不同體積濃度的介質(zhì)流動過程中顆粒的分布（a）5%；（b）10%；（c）15%；（d）20%固液兩相流體以一定的速度進入管道，在管道流動過程中，固體顆粒同時會發(fā)生沉降，或者由于顆粒之間的碰撞而落到管道的底部，因而在圖上反映出入口段底部濃度均高于管道其他區(qū)域，濃度在5%-15%的三個算例里，底部濃度是遞進增加的，而濃度為20%的算例顯示下降，這個結(jié)果同圖2的規(guī)律一致，結(jié)合圖2(d)，可以推論濃度提高時，固液兩相流動速度的協(xié)調(diào)性更高，也可以從一定程度上反映，固相顆粒濃度較低時，顆粒對管道的碰撞磨損會大于流動的沖刷磨損，以上問題尚需進一步的深入理論研究和實驗驗證。四結(jié)論本文用FLUENT軟件仿真分析了直徑為0.1mm，密度2.73×103kg/m3的鋁合金顆粒，在不同體積濃度下（5%，10%，15%，20%）以2.5m/s的速度進入水平管道對管道造成的沖蝕磨損情況，仿真結(jié)果表明，在管道入口段的底部所受的來流沖擊最大，沖蝕速率最高，沖蝕速率受固體顆粒濃度的影響，但不呈線性關(guān)系，當濃度達到20%時，本算例的沖蝕速率和顆粒分布的特征值（區(qū)域）出現(xiàn)不升高反?

【參考文獻】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3251887