711 / 2021-06-24 17:46:37

弯管冲蚀减蚀方案设计数值分析

多相颗粒流是一种复杂的流动，颗粒流在湍流中对固壁尤其是弯管段固壁的冲刷、磨损和腐蚀，使管道发生不同程度、不同性质的损伤和破坏，是工业管道输送中的主要威胁之一。为减小弯管段湍流和二次流动对颗粒的能量传递，设计了弯管段减磨防蚀方案，在弯管段以不同切向角（10°，15°，20°）进行局部加厚处理。通过ICEM划分流体域六面体网格，用CFD软件Fluent模拟不同流速下（0.5m/s，1m/s，1.5m/s，2m/s）弯管内部连续相流场分布，用离散相（DPM）冲蚀模型预测颗粒冲蚀速率，并对比了弯管入口处单侧加厚和弯管入口和出口处两侧对称加厚两种形式的流场特性。由于弯管入口段的局部加厚改变了连续相的速度和压力分布，使流体在弯管段径向流动的二次流现象不明显；且颗粒流动受弯管曲率的影响被减弱，降低了流场传递给颗粒流的能量和动量，从而减少了固体颗粒对弯管侧壁的撞击、冲刷和磨损。该方案对高于1m/s流速的固-液两相流效果更显著，有望提高弯管段冲蚀磨损的防护效果。
关键词：弯管；冲蚀；DPM模型；多相流