稀薄颗粒流体对弯管冲蚀的数值模拟

运用Fluent中的冲蚀模型(DPM)对含少量颗粒的流体进入弯头处引起的冲蚀进行了数值模拟,分析了管壁转弯处的受力,追踪了颗粒粒子踪迹.结果表明:冲蚀主要发生在弯头底部位置;在同一速度且颗粒携带量一致的条件下,不同直径的颗粒对弯头的冲蚀作用随颗粒直径的增大而增大;在不同的入口速度下,相同直径的颗粒对弯头的冲蚀作用随颗粒速度的增大而增大.模拟结果与现场所测数据基本吻合.该法可以应用于输送含少量颗粒流体管道系统的安全预测、评估及工艺改造.     

材料冲蚀磨损影响因素分析

<正>冲蚀磨损是指金属表面与流体之间因相对运动而导致金属表面损坏的现象。这种现象广泛存在于很多行业中,是导致设备损坏的一个重要原因。本文,笔者总结了影响材料冲蚀磨损的主要因素,以供参考。一、入射角的影响入射角也叫攻角或冲击角,是指靶材表面与入射粒子轨迹之间的夹角。流体作用于靶材表面时,同时具有水平和垂直分量,水平分量会对靶材造成切削损伤,垂直分量会对靶材造成撞击或冲击损伤。研究表明,韧性材料和脆性材料在冲蚀过程     

压裂工况下T型三通冲蚀影响数值模拟

研究水力压裂工况下T型三通的冲蚀。基于FLUENT内置的DPM模型探究流速、质量流量、粒子直径、进出口流通方式对T型三通冲蚀的影响。结果表明：内部流速与冲蚀率的变化关系呈现幂函数关系,且曲线中存在冲蚀影响临界流速。液体流速小于临界流速,流速的增加引起冲蚀程度增加较不明显,当流速超过临界流速,引起冲蚀率的急剧增加。支撑剂颗粒粒径与冲蚀率的变化关系呈正相关。汇流状态下的冲蚀率最大,分流状态下的冲蚀率最小。汇流状态下的冲蚀率最大是分流状态下的30.7倍;既不分流也不汇流状态下的最大冲蚀率可以达到了分流状态的冲蚀率的5.4倍。     

超级13Cr钢液固两相流体冲蚀实验研究

在大排量高砂比压裂过程中,携砂压裂液对管柱和井下工具的冲蚀是引起设备损伤的主要原因.利用自行研制的喷射式冲蚀实验装置,研究了冲蚀时间、喷射流速和含砂量对超级13Cr钢冲蚀速率的影响.研究结果表明,冲蚀时间在90～120 min之间时,超级13Cr钢冲蚀速率趋于稳定;在喷射流速超过5.6m/s时,因为冲刷腐蚀的协同作用导致冲蚀速率急剧上升;冲蚀速率在含砂量为25 kg/m3时冲蚀速率达到最大值,此后随着含砂量增加,由于颗粒之间碰撞效应导致颗粒撞击到材料表面的动能降低,冲蚀速率开始减小,在50 kg/m3时达到最小值,随后又随着含砂量的增加而缓慢增加.研究结果为油田压裂施工工艺参数优化以及管柱安全评价提供了一定参考.     

环氧树脂耐磨胶粘涂层冲蚀磨损特性的研究

以聚氨酯预聚体改性环氧树脂为基体,以Al2O3颗粒为增强相,制备了树脂基复合材料,在自制的磨损试验机上,系统考察了具有单一颗粒（ 粒度为200μm）和具有级配颗粒（质量比为3：1）的树脂基复合材料的冲蚀磨损特性随颗粒体积分数的变化规律,并结合磨损表面的形貌特征对其磨损机理进行了初步探讨,结果表明：对于具有单一颗粒粒度的复合材料,当陶瓷颗粒的体积分数约为22％－25％时,其抗冲蚀磨损特性最佳,是正火态45号铸钢的28倍;对于具有级配颗粒的复合材料,当陶瓷颗粒的体积分数约为26％－30％时,其抗冲蚀磨损特性最佳,是正9火态45号铸钢的36倍。     

Ni/WC与NiCrBSi复合涂层耐冲蚀性能的研究

冲蚀磨损是工业生暗中常见的一种磨损破坏现象,也是很多机器设备、零部件磨损报废,使用寿命减少的主要原因,采用等离子喷涂技术,在受到慢磨损的机器零部件表面上喷涂一层耐冲蚀磨损性能高的涂层,是提高机器使用寿命的关键。通过试验表明,等离子喷涂Ｎｉ／ＷＣ与ＮｉＣｒＢＳｉ复合粉涂层具较高的抗冲蚀磨损性能;在Ｎｉ／ＷＣ＋ＮｉＣｒＢＳｉ基础上再添加少量Ｎｉ／Ａｌ,能进一步提高涂层的耐冲蚀磨损能力。     

旋转空化喷嘴结构优化设计及涡旋特性分析

为提升高压水射流破碎开采天然气水合物的效率,优化设计一种旋转空化射流喷嘴。利用计算流体力学方法探究不同叶轮数、叶轮加旋角度、入口速度和出口围压对旋转空化射流特性的影响规律,对比分析旋转空化射流和收缩-扩张型空化射流的流场分布规律、涡旋特性及天然气水合物沉积物的破碎特征。研究结果表明：叶轮加旋角度对旋转空化射流的影响明显比叶轮数的影响大,叶轮数及叶轮加旋角度的优化值分别为3个和360°;在喷嘴结构固定的情况下,提高入口速度能获得空蚀及射流冲蚀能力更强的旋转空化射流,而围压升高则会弱化流场中空化云的初生与发展;旋转空化射流因兼具正向冲击、径向张力及周向剪力和“梭形”空化云特点,较收缩-扩张型空化射流有更优的破岩效果;叶轮旋转效应所产生的中心涡使得旋转空化射流的涡结构更加复杂,流场中更易形成“负压”区以提升射流的空蚀能力。     

页岩气压裂三通管汇冲蚀磨损分析

为了探索在页岩气水力压裂作业中,压裂液对四种夹角三通管汇的冲蚀与磨损规律,基于固液两相流模型、颗粒轨迹模型和冲蚀速率模型,在Fluent中对30°、45°、60°和90°4种角度的三通管汇构建了冲蚀磨损模型。并根据不同的流体速度、颗粒质量流量、直径和压裂液黏度进行数值模拟仿真,总结三通管汇在各因素综合下的冲蚀磨损规律。结果表明：管汇的最大冲蚀率随流速的增大呈幂函数增长;管汇冲蚀率与质量流量的增大近似呈线性增长;在颗粒直径大于临界值时,管汇冲蚀率显著变大;管汇冲蚀率随着压裂液黏度的增加而缓慢减小,并随着其继续增大而趋于平缓。因此为减小管汇冲蚀磨损量,可以适当减小质量流量,选用0.001 5 Pa·s黏度左右的压裂液、450μm左右颗粒直径的支撑剂和30°夹角的三通管汇。结果可为三通管汇的选型、断裂以及失效提供一定的参考依据。     

耐热钢高温抗冲蚀磨损性能试验

通过自行设计的气流喷砂式高温冲蚀磨损试验机对304和310s耐热钢进行了高温冲蚀磨损试验。对比了2种材料的抗冲蚀性能及其磨损机制。比较分析了温度、冲蚀角度和试样表面氧化膜等因素对冲蚀磨损率的影响规律。结果表明:310s钢的耐冲蚀磨损性能优于304钢,试样表面氧化膜在400℃时抑制了磨粒对试样表面的冲蚀,磨粒对试样表面的微切削是2种材料冲蚀磨损质量损失的主要机制。     

基于响应面法的新型控压钻井节流阀优化设计

运用CFX和ANSYS Design Exploration,采用中心组合法和响应面法计算了新型控压钻井节流阀阀盖长度、阀盖外径、阀腔内径单一参数和双参数关于阀芯平均质量损失的克里金响应面,结果表明这些尺寸对阀芯的平均质量损失影响显著.为增强阀芯耐冲蚀性,提高节流阀使用寿命,采用多目标遗传算法对上述尺寸进行了优化.优化后阀芯的平均质量损失减弱30.2％,阀芯对称面轮廓线上各点随x坐标冲蚀率的变化表明大部分点冲蚀率有明显减弱,阀芯背部冲蚀率减弱最显著.