异径管冲蚀失效的流固耦合数值模拟_偶国富

es Vol.54 N o.l Jan. 2021不同T型管汇液•固两相流颗粒冲蚀数值模拟金龙、陈基业2,陈樑1，2(1.昆明理工大学公共安全与应急管理学院，云南昆明650032;2.昆明理工大学环境科学与工程学院，云南昆明650500)[摘要]目前对不同管汇处流场变化导致的冲蚀研究较少，基于计算流体动力学（CFD)仿真技术,研究了普通、球形、椭球形、梭形四种不同管汇T型管在颗粒流下的冲蚀行为。

结果表明：当采用垂直管为入口管，水平支管为 出口管的“一进两出”流动方式时，通过截取不同角度的流动切面发现椭球形管汇仅在45。

~60。

贴近管道壁面处产 生一对二次流迪恩涡，其余管汇在30。

~90。

均有二次流产生。

普通管汇的冲蚀主要发生在管汇与支管连接部位，其余管汇均发生在变径处，其中梭形管汇冲蚀最严重。

通过改变流速、颗粒质量流量、颗粒密度、颗粒粒径，对比分 析不同管汇的最大冲蚀速率变化规律，发现椭球形管汇最大冲蚀速率最低且变化幅度最小，具有较好的抗冲蚀特 性。

梭形管汇最大冲蚀速率最大且随影响因素变化幅度波动最大，因此生产中宜使用椭球形管汇，尽量避免使用 球形管汇与梭形管汇。

[关键词]不同管汇；T型管；液固两相流；颗粒冲蚀[中图分类号]TH117.1 [文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2021)01-0068-08Numerical Simulation of Particle Erosion in Liquid-Solid Two-Phase Flow of Different T-ManifoldsJ I N Long' ,C H E N Ji-ye2,C H E N Liang12(1.School of Public Safety a n d E m e r g e n c y M a n a g e m e n t,K u n m i n g University of Science A n d Technology, K u n m i n g 650032,C h i n a；2.School of Environmental Science a n d Engineering, K u n m i n g University of science a n d technology, K u n m i n g 650500,China) Abstract：A t present,there are few researches o n erosion caused by flow field changes at different manifolds. Based on the computational fluid d y n a m i c s( C F D)simulation technology, the erosion behavior of T-t u b e s with four different manifolds, i.e.,c o m m o n,spherical, ellipsoidal a n d shuttle s h a p e d, w a s studied in this paper. Results s h o w e d that w h e n the vertical pipe w a s the inlet p i p e,a n d the horizontal branch pipe w a s the outlet p i p e,i t w a s found by intercepting the flow sections of different angles that a pair of secondary flow D e a n vortices wer e generated in the ellipsoidal manifold only at 45°to 60° close to the pipe wall, and the other manifolds h a d secondary flow in the range of 30° to 90°. T h e erosion of c o m m o n manifold mainly occurred at the connection between manifold a n d branch pipe, a n d the other manifold occurred at the reducing diameter, a m o n g whi c h shuttle manifold w a s the most serious. Besides, the m a x i m u m erosion rate of different manifolds w a s c o m p a r e da n d analyzedb y changing the flow rate, particle m a s s flow rate, particle density a n d particle size. I t w a s found that the m a x i m u m erosion rate of ellipsoidal manifold w a s the lowest a n d the variation range of m a x i m u m erosion rate w a s the smallest, w h ic h h ad good erosion resistance. T h em a x i m u m erosion rate of shuttle manifold w a s the largest a n d fluctuated with the influence factors to the m a x i m u m. Therefore, ellipsoid manifoldshould be used in production, while spherical manifold a n d shuttle manifold should be avoided as far as possible.K ey word：different manifolds ；T- tube ；liquid - solid two phase flow ；particle erosion〇前言液体或气体夹带细小固体颗粒的管输方式在化工、油气井、油气田集输等生产领域内较为常见。

浅谈穿越河流管道破坏的多孔介质流固耦合问题摘要河流穿越工程是长输天然气管道建设中的难点问题，管道破坏对工程安全构成巨大威胁。

将管道穿越岩土层视为多孔介质，介绍了多孔介质变形的流固耦合有限元计算方法；依据某河流的实际数据，分别建立了有限元计算的固体和流体三维实体几何模型，并设定了多孔介质域；通过模型加载方式设计与模型参数选择，得到了穿越河流管道破坏的多孔介质流固耦合计算结果，依据结果分析了管道破坏机理，并对工程安全防御提出了措施建议。

关键词穿越管道流固耦合多孔介质有限元分析0引言在长输天然气管道建设过程中,存在长度长、地区跨越大、地貌特征复杂等特点,使得长输天然气管道的建设存在各种困难,其中河流穿越工程是长输天然气管道建设中的难点问题，张旭东发现了大中型穿越河流输油管多发因素并对常用风险评估模型进行对比分析[1]；李朝阳等采用数值模拟与理论分析相结合的方法, 建立了泄漏二维扩散物理模型及数学模型，采用CFD仿真软件对不同水速下穿越河流埋地管道泄漏情况进行了模拟[2]。

俞徐超等面向数据缺失情况下水淹天然气管道泄漏风险量化分析的需求,提出一种基于贝叶斯网络(BN)和模糊集理论(FST)的概率风险分析方法[3]。

赵健平通过失效可能性分析和失效后果计算两个方面阐述了油气海底管道的风险评价。

提出了海底管道失效的主要形式和三种失效概率模型，给出了失效可能性等级划分的方法。

从安全后果、经济后果和环境后果三个方面说明了海底管道失效后果的计算方法，并根据风险矩阵确定了油气海底管道的风险状况等级[4]。

先智伟根据管道水下穿越所通过的水域由于河床的变化指出了大型油气管道水下穿越事故的主要原因，分析了水下穿越事故的主要特征[11]。

因此，开展穿越河流管道的灾害预测技术的研究是十分必要的。

分析穿越管道多孔介质流固耦合的发生机理，含有流体的砂层可以看做是存在流体域的多孔介质土层。

在穿越管道遇含流体的砂层时，砂层中流体在不同的孔隙度和渗透率情况下与未固结砂体之间会有相互作用，这种可以称为多孔介质流固耦合的相互作用，会使砂层岩石处于不用于非耦合情况下的应力状态，并导致土层变形、砂层孔隙度和渗透率等物性参数改变，从而流体的运动状态、力学特性也会随之改变，对穿越管道产生破环。

90°弯管冲蚀磨损的数值模拟研究许留云;胡泷艺;李翔【摘要】利用FLUENT软件中的DPM模型，对含少量固体的90°液体管道内的冲蚀磨损情况进行了数值计算，得到了90°弯管中冲蚀磨损最严重的部位，并且流体对弯管的冲蚀磨损速率随着弯管中流体速度的增大而呈线性增加，随着弯管中颗粒含量的增加而呈线性增加，且弯管的最佳弯曲半径为R=1.5D或R=2D。

%In this paper, numerical simulation on erosion of 90° elbow was carried out by FLUENT software, the worst parts of the erosion in 90° elbow were determined. The results show that the pipe erosion rate increases linearly with increasing of fluid flow velocity and the particle content in the pipeline. The optimal bending radius of elbow is 1.5D or 2D.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2016(045)009【总页数】4页(P2240-2243)【关键词】弯管;冲蚀磨损;数值计算【作者】许留云;胡泷艺;李翔【作者单位】延安大学化学与化工学院陕西省化学反应工程重点实验室，陕西延安716000;西安石油大学，陕西西安 710065;中国特种设备检测研究院，北京100029【正文语种】中文【中图分类】TQ018石化行业作为我国四大支柱产业之一，是实现国民经济现代化的重要保证。

石油化工生产具有高效率、高强度、高风险和周期长的特点，安全生产是石化企业永恒的主题。

石油化工企业中用于运输流体的特殊设备即管道，广泛存在于各大企业，失效机理复杂、运行的条件相对苛刻，因此管道的运行是否可靠直接影响整个企业的安全。