π型管液固两相冲刷腐蚀数值模拟

doi:10.3969/j.issn.1672-6952.2021.04.009

辽宁石油化工大学学报 ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (4): 52-57.DOI: 10.3969/j.issn.1672-6952.2021.04.009

π型管液固两相冲刷腐蚀数值模拟

陆莹(), 马贵阳()

辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺 113001

收稿日期:2020-04-24 修回日期:2020-05-29 出版日期:2021-08-25 发布日期:2021-09-16
通讯作者: 马贵阳
作者简介:陆莹（1994⁃），女，硕士研究生，从事多相流数值模拟研究；E⁃mail：2271883464@qq.com。
基金资助:
辽宁省自然科学基金项目(201602470)

Numerical Simulation of Liquid⁃Solid Two⁃Phase Erosion Corrosion in π⁃Shaped Pipe

Ying Lu(), Guiyang Ma()

College of Petroleum Engineering，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China

Received:2020-04-24 Revised:2020-05-29 Published:2021-08-25 Online:2021-09-16
Contact: Guiyang Ma

摘要/Abstract

摘要：

输油管道系统常常会发生冲刷腐蚀现象，冲刷腐蚀现象产生的主要原因是颗粒对壁面的撞击。使用DPM模型研究固体颗粒对管壁的冲蚀作用，分析π型管的流动特性，研究流体速度、颗粒质量流量、颗粒直径以及颗粒密度对管道冲刷腐蚀速率的影响。模拟结果表明，π型管道在弯头处冲刷腐蚀最严重；当流体速度增大、颗粒质量流量增多时，最大冲刷腐蚀速率增大；当颗粒直径和密度增大时，冲刷腐蚀效果削弱。

关键词: 固体颗粒, π型管, 冲刷腐蚀, 数值模拟

Abstract:

Erosion corrosion often occurs in oil pipeline system. The main reason for erosion corrosion is the impact of particles on the wall. DPM model was used to study the erosion effect of solid particles on the pipe wall, analyze the flow characteristics of π?shaped pipe, and study the influence of fluid velocity, particle mass flow rate, particle diameter and density on the erosion corrosion rate of the pipe. The simulated results show that the erosion corrosion of π?shaped pipe is the most serious at the elbow. The maximum erosion corrosion rate increases with the increase of fluid velocity and particle mass flow rate. As the particle diameter and density increase, the erosion effect is weakened.

Key words: Solid particles, π?shaped pipe, Erosion wear, Numerical simulation

中图分类号:

TE89

陆莹, 马贵阳. π型管液固两相冲刷腐蚀数值模拟[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2021, 41(4): 52-57.

Ying Lu, Guiyang Ma. Numerical Simulation of Liquid⁃Solid Two⁃Phase Erosion Corrosion in π⁃Shaped Pipe[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2021, 41(4): 52-57.

图/表 11

图1 水平π型管的几何模型

表1 冲击角函数与冲击角的关系

序号	α/(°)	f(α)
1	0	0
2	20	0.8
3	30	1.0
4	45	0.5
5	90	0.4

图2 水平π型管压力分布云图

图3 水平π型管速度分布云图

图4 水平π型管冲刷腐蚀速率分布云图

图5 水平π型管内固体颗粒直径对最大冲刷腐蚀速率的影响

图6 垂直π型管几何模型

图7 水平π型管和垂直π型管中固体颗粒直径对最大冲刷腐蚀速率的影响

图8 固体颗粒质量流量对最大冲刷腐蚀速率的影响

图9 固体颗粒密度对最大冲刷腐蚀速率的影响

图10 水平π型管内流体流速对冲刷腐蚀速率的影响

参考文献 21

1	管孝瑞，蒋秀，张玉平，等.集气站集气管道内冲刷特性的数值模拟［J］.腐蚀与防护，2019，40（11）：831⁃837．
2	彭荣杰.π形补偿器的设计和应用［J］.广东化工，2013，40（8）：151⁃153．
3	孟璐，王忠瑞，王燕.π型管的设置与分析［J］.内蒙古石油化工，2016，42（8）：86⁃87．
4	李欣，李进.长输天然气气质对管道内腐蚀的影响研究［J］.石油化工高等学校学报，2015，28（2）：69⁃72.
5	Zhang G A，Zeng L，Huang H L，et al.A study of flow accelerated corroisonatel bow of carbon steel pipeline by array electrode and computational fluid dynamicis simulation［J］.Corrosion Science，2013，77（6）：334⁃341．
6	Chen X H，Mclaury B S，Shirazi S A.Numberical and experimental investigation of the relative erosion severity between plug ged tees and elbow sindilute gas/solid two⁃phase flow［J］.Wear，2006，261（7⁃8）：715⁃729．
7	邓智强，梁晓瑜，吴欢欢.原油输运管路冲蚀影响因素仿真研究［J］.中国测试，2015，41（5）：116⁃120．
8	Wang K，Li X F，Wang Y S，et al.Numberical prediction of the maximum erosion location in liquid⁃solid two⁃phase flow of the elbow［J］.Journal of Engineering Thermophysics，2014，35（4）：116⁃120．
9	彭文山，曹学文.固体颗粒对液/固两相流弯管冲蚀作用分析［J］.中国腐蚀与防护学报，2015，35（6）：556⁃562．
10	赵状，吴玉国，田壘，等.管道两相流冲刷腐蚀的CFD研究进展［J］.当代化工，2014，43（2）：226⁃228．
11	Mansouria A，Arabnejad H，Karimi S，et al.Improved CFD modeling and validation of erosion damage due to finesand particles［J］.Wear，2015，338⁃339：339⁃350．
12	曾莉.管道弯管段冲刷腐蚀机理与流体动力学特征［D］.武汉：华中科技大学，2017．
13	胡跃华.典型管件冲刷腐蚀的数值模拟［D］.杭州：浙江大学，2012．
14	胡宗武.液固两相流条件下90度水平弯管冲刷腐蚀行为研究［D］.青岛：中国石油大学（华东），2016．
15	周三平，艾轮.弯管处液固两相流体流场数值模拟研究［J］.化工技术与开发，2016，45（1）：39⁃41．
16	熊庭，张梦达，危卫，等.泥浆管道输送特性的CFD模拟［J］.人民黄河，2006，25（8）：25⁃28．
17	Fernandez⁃Saiz P，Lagaron J M，Hernandez⁃Muoz P，et al.Characterization of antimicrobial properties on the growth of S.aureus of novle re⁃newable blends of gliadins and chitosan of interest infood packaging and coating applications［J］. International Journal of Food Microbiology，2008，124（1）：13⁃20．
18	周靖.水平弯管密相输送数值研究［J］.冶金动力，2019（10）：16⁃18．
19	李平.酸性液固两相流中不锈钢冲刷腐蚀行为的研究［D］.武汉：华中科技大学，2006．
20	吴欢欢.输油压力管道典型部位的冲蚀模拟研究［D］.杭州：中国计量学院，2014．
21	王军成，王岳.集输管线盲通管冲刷腐蚀数值模拟［J］.辽宁石油化工大学学报，2019，39（5）：73⁃77．

[1]	严晓峰, 仇天忠, 岳云辉, 梁嘉瑞, 王通, 胡贤忠. 富氢甲烷直接火焰冲击加热带钢传热特性的数值模拟[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2024, 44(4): 10-17.
[2]	张准顺, 潘振, 包瑞新, 李洋, 马贵阳. 掺氢比对天然气管道泄漏扩散影响的模拟研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2024, 44(4): 44-50.
[3]	周振, 张云宝, 王承州, 詹兆海, 郑旭林, 陈丹丰. “弱凝胶+水基微球”组合调驱数值模拟量化的表征研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2023, 43(4): 72-77.
[4]	邹思雨, 任建民, 朱向哲. 新型单螺杆挤出机组合螺杆混合特性分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2023, 43(1): 54-60.
[5]	伍轶鸣, 姚琨, 刘艳, 李湘云, 吴蜜蜜, 成荣红. 凝析气藏注气提高采收率数值模拟研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2022, 42(3): 51-55.
[6]	徐冰, 李小玲, 吴玉国. 天然气管道肋条减阻数值分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2022, 42(3): 56-61.
[7]	李嘉宁, 杜胜男, 范开峰, 晁凯, 黄雪松, 李伟, 王卫强. 多起伏大高差油气混输管道停输和再启动瞬态流动规律研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2022, 42(2): 55-60.
[8]	张鹏飞, 孟宇, 王东阳, 朱向哲. 长短棱长度比对4WS转子密炼机混合特性的影响[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2022, 42(2): 73-78.
[9]	任博群, 宝艳明, 李壮, 韩立浩. 电磁制动结晶器内电磁参数对钢液流动行为影响数值模拟[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2021, 41(6): 72-78.
[10]	谢磊, 邹思雨, 朱向哲. 单螺杆挤出机螺杆组合段流域混合特性[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2021, 41(5): 72-78.
[11]	罗婷婷, 姚振杰, 段景杰, 李剑, 赵永攀. 低渗透油藏储层特征描述及三维地质建模研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2020, 40(3): 40-44.
[12]	范玉斌，王卫强，秦国庆，庄正刚. 流量差异和管径突变对立管流动状态的影响[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2020, 40(2): 58-63.
[13]	刘智铭，董杰，谢禹钧. SK型静态混合器对原油混合特性影响的数值模拟[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2020, 40(2): 73-77.
[14]	秦国庆, 王卫强, 范玉斌, 庄正刚, 余睿哲. 深海卧管⁃悬链线立管系统管内流动特性分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2020, 40(1): 52-58.
[15]	王军成，王岳. 集输管线盲通管冲刷腐蚀数值模拟[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2019, 39(5): 73-77.

π型管液固两相冲刷腐蚀数值模拟

Numerical Simulation of Liquid⁃Solid Two⁃Phase Erosion Corrosion in π⁃Shaped Pipe

HTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 11

参考文献 21

相关文章 15

编辑推荐

Metrics