基于气—固双向耦合的输气管道最大冲蚀角度预测

摘要：

弯管作为气田集输管道输送系统中的常用组件,极易受到固体颗粒对管壁的冲蚀破坏.为了研究输气管道的冲蚀规律、预测弯管最大冲蚀位置,采用Eulerian-Lagrangian方法计算了管内气、固两相的流动情况,在Eulerian坐标系下求解气体连续相流场,在Lagrangian坐标系下求解颗粒离散相运动轨迹,利用Erosion/Corrosion Research Center (E/CRC)冲蚀模型以及Grant和Tabakoff颗粒—壁面碰撞模型计算管壁冲蚀速率.数值计算过程中考虑了气、固两相之间的双向耦合作用,利用多种模型研究了在不同弯径比及颗粒直径影响下的弯管冲蚀规律、颗粒运动轨迹及弯管最大冲蚀角度,并提出最大冲蚀位置预测方程.研究结果表明:①固体颗粒对弯管的冲蚀存在着临界直径,在颗粒临界直径前后的冲蚀规律明显不同;②固体颗粒直接碰撞和滑动碰撞共同作用导致弯管出现不同的冲蚀形貌,并影响最大冲蚀速率的出现位置;③根据临界颗粒直径以及管道中颗粒运动轨迹提出的冲蚀最严重位置预测方程能很好地预测弯头处最大冲蚀角度,可以为输气管道冲蚀预测提供参考.

关键词：输气管道、固体颗粒、管壁冲蚀、弯管、气—固双向耦合、冲蚀速率、颗粒运动轨迹、临界直径、冲蚀预测

所属期刊栏目：36

分类号：TU3;TG1

资助基金：国家自然科学基金项目“基于流体高速膨胀特性的天然气液化机理研究”51274232;中央高校基本科研业务费专项资金项目“固体颗粒对液固两相流管道冲蚀的力学作用研究”15CX06070A

在线出版日期：2016-04-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：110-118