三通管中气液冲蚀磨损的数值模拟研究.pdf

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1、第43卷第8期当代化工Vo1．43．No．82014年8月ContemporaryChemicalIndustryAugust，2014三通管中气液冲蚀磨损的数值模拟研究许留云，李翔，李伟峰，裴彦达(1．中国石油大学(北京)，北京102249；2．中国特种设备检测研究院，北京100013)摘要：运用Fluent软件中的DPM模型对含少量液滴的气体在三通管中的冲蚀情况进行数值模拟，通过模拟实验分析三通管中冲蚀比较严重部位。结果证明在速度相同的情况下，流体对三通管的冲蚀磨损作用随着液滴含量的增加而增大；在液滴含量相同的情况下，流体对三通管的冲蚀磨损作用随着流体人口速度的增大而增大。

2、关键词：三通管；冲蚀速率；气液；数值模拟中图分类号：TQ018文献标识码：A文章编号：1671—0460(2014)08-1577-03Erosion’SNumericalSimulationonDroplets—containingAirinTeePipesXULiu-yunr，LIXiang2，LIWei-feng，PEIYan。da(1．ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249．China；2．ChinaSpecialEquipmentTnsprectionandResarchstitute，B'eijing100013，China

3、)Abstract：ThenumericalsimulationonerosionduringtheaircontaininglessdropletsenteringintoteepipeswasstudiedbyusingDPMmodelinFluentsoftware．Throughsimulationexperiments，thesiteofmoreseriouserosionwasfoundout．Theresultsshowthat，atthesamespeed，theerosionrateoftheteeincreaseswiththeincreasingofdro

4、pletamount；whenthedropletamountisthesame，therateoferosionincreaseswiththeincreasingofinletfluidvelocity．Keywords：Teepipes；Erosionrate；Droplet-containinggas；Numericalsimulation管道是在一定压力下输送流体的特种设备。由蚀情况嘲，虽然国内的学者对三通管的内流场分布于管道失效而引发的事故在国内外时有发生，给企已经进行的大量的研究，但是专门针对三通管重要业生产、周边环境和公众安全带来了严重的负面影部位冲蚀速率大小的

5、相关研究比较少，本文将针对响n。石化工业管道系统失效的形式多样，机理复流体中离散相颗粒对三通管的冲蚀失效问题进行研杂，其中由介质流动造成的冲蚀破坏是管道系统最究。常见的失效形式，具有明显的局部性、突发性和风1流体的动力学模型险性，其冲蚀预测研究已经引起了国内外学者的广泛关注，其中三通管是石化管道的重要部件，其发1．1理论模型生冲蚀减薄、穿孔等安全事故的概率不断上升，管道内气体中含液滴的流动属于典型的气一液为了确定三通中发生冲蚀最严重的部位，本文以三两相流，其连续方程如下：通管为例，研究速度、离散相含量等对三通管冲蚀(pm)+△-(pm一)=0(1)的影响。近年来，国内外学者运用

6、试验、理论、数值计湍流模型采用适合流动类型比较广泛的RNG算等方法对带粒气流或液流的冲蚀展开了广泛研究，模型，方程如下：如A．M．F．EI—Shaboury等分析了气液两相流在三通O(okuO管中压力和速度分布，并通过实验验证了数值模拟ot+。o(xj)=Oxj。ok)a巧J。研究，预测了三通管中冲蚀情况，Y．CHARRON等人研究了单相流在三通管中的流场分布并和双流相G+GD—p￡一yM(2)中各相在三通管中的分布情况。黄勇等应用CFD软件研究了含颗粒液体的对三通管的冲蚀磨损部位+百a(peui)=南【(+)别+oqes—的分布，陈佳等人研究了流速和流体粘度的变化pC2+es

7、Gb(3)与三通管的剪切应力的关系，间接得出三通管的冲收稿日期：2013-12—10作者简介：许留云(1990一)，女，北京人，在读研究生，中国石油大学(北京)化学工程学院动力工程专业。E-mail：xuliuyun．1ove@163．com。第43卷第8期许留云，等：三通管中气液冲蚀磨损的数值模拟研究1579冲蚀特征图可以看到，在支管与入口直管相贯处的含量的增大2呈线性增O大的”关系；一一冲蚀速率达到最大值。2_2流体的入口速度对冲蚀的影响为了分析流体的流速的对三通管的冲蚀作用，共进行了5