砂粒侵蝕現(xiàn)象是油氣輸送工程中經(jīng)常遇到的問題之一,其會導致油氣輸送系統(tǒng)出現(xiàn)突發(fā)性失效,造成難以預估的經(jīng)濟損失。環(huán)狀流作為一種相對穩(wěn)定的流動狀態(tài),是油氣運輸過程中主要采用的流型。環(huán)狀流可同時運輸兩種不同狀態(tài)的物質(zhì)(如液態(tài)和氣態(tài)),能夠極大地節(jié)約油氣運輸過程中的費用。本文采用更精確合理的霧化系數(shù)和液膜厚度的計算公式,對CFD數(shù)值模型進行了進一步的改進,提升了模型的計算精度,通過對比大量實驗數(shù)據(jù)對改進后的數(shù)值模型進行了驗證。以改進后的數(shù)值模型為工具,本文設計了大量工況進行數(shù)值模擬,重點研究不同參數(shù)(如液體動力黏滯系數(shù)、管道直徑、表觀氣體速度、彎管曲率半徑、表觀液體速度和顆粒直徑)之間的耦合作用對管道侵蝕結(jié)果的影響�；跀�(shù)值模擬的分析結(jié)果,本文運用量綱分析方法建立了環(huán)狀流管道中砂粒侵蝕預測公式,該預測公式重點考慮了液體動力黏滯系數(shù)對管道侵蝕結(jié)果的影響。通過與現(xiàn)有實驗數(shù)據(jù)和其它經(jīng)驗公式的對比,證明本文提出的公式在計算精度、適用性以及計算便捷性上都有很大的優(yōu)勢。最后,本文通過敏感性分析方法定量分析了各影響參數(shù)對侵蝕率的影響程度。
【學位單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TE832
【部分圖文】：

天津大學碩士學位論文漏[4]，如圖 1-1 所示。近年來，油氣輸送管道的侵蝕問題受到國內(nèi)外學者的關注，由于從油田開采出來的油氣包含一定濃度的細顆粒雜質(zhì)，這會導致泵道彎頭、閥門、T 型管等的泄漏乃至損壞。隨著油氣開采的持續(xù)進行，開采原油含量逐漸減少，相反的是，原油中顆粒型固體雜質(zhì)的含量逐漸增多，從一步加劇了沖刷侵蝕現(xiàn)象，影響管線的完整性，造成巨大的工程安全隱患，往往會導致無預警下的油氣泄漏事件、嚴重的經(jīng)濟損失甚至生態(tài)環(huán)境污染。上，一旦管線系統(tǒng)出現(xiàn)侵蝕破壞，修復這樣一個復雜系統(tǒng)的費用和后果往往以接受的。

[25]為了研究環(huán)狀流通過垂直-水平方向的90度彎管在45度位置時液膜厚度的分布情況，開展了物理實驗并觀察到環(huán)狀流液膜厚度的分布規(guī)律。從圖1-3可以觀察到[25]，液膜在管壁內(nèi)側(cè)比在管壁外側(cè)要厚些。圖 1-3 彎管環(huán)狀流液膜分布近年來，國內(nèi)一些學者也開始關注環(huán)狀流理論模型與數(shù)值模型的建立。王新軍等[26]通過激光衍射技術研究了水平向氣液環(huán)狀流攜帶液滴的粒徑分布特性，并分析了氣體速度、液相折算雷諾數(shù)對液滴粒徑的影響。李玉星等[27]基于環(huán)狀流動的數(shù)學模型，分析了環(huán)狀流液膜形成的機理，指出了形成液膜的基本條件，并分析了管道傾角對液膜性質(zhì)的影響。趙建福等[28]利用雙重小波包分解算法，把實驗室監(jiān)測到的環(huán)狀流液膜厚度信號分成相干分量及非相干分量，對微重力氣液環(huán)狀

天津大學碩士學位論文環(huán)狀流中液滴不再發(fā)生霧化過程和返回過程入氣芯區(qū)，亦不再有氣芯區(qū)的液滴進入液環(huán)狀流管道的中軸線處，砂粒的比例和液相的霧化系數(shù)來估算氣芯區(qū)砂粒的輸沙率；的數(shù)值模型只對氣芯區(qū)內(nèi)氣體、霧化的液滴動情況進行直接模擬。液膜對砂粒速度的緩實現(xiàn)；FD 侵蝕預測模型中，假設液膜厚度在管道厚度不發(fā)生變化，如圖 2-2 所示。

【參考文獻】

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本文編號：2825159