在油气生产过程中,尽管存在除砂过程,部分砂颗粒仍会随流体被携带采出,并在输送过程中反复撞击管道内壁,造成管道冲蚀损伤。这种冲蚀过程会导致管壁厚度减薄,甚至可能造成管道破裂和漏油等重大安全事故。因此,研究冲蚀的机理及规律,建立能够准确预测管道内冲蚀速率的计算方法,分析非稳态冲蚀过程对保证管道安全运行至关重要。本文在浸没式射流实验体系中使用模拟油和水分别作为携带液体进行冲蚀实验,研究形状相似但颗粒粒径不同的石英砂对管道材料的冲蚀机理和冲蚀轮廓变化规律。此外,通过弯管喷漆实验,揭示水平弯管低流速时的最大冲蚀位置。基于实验研究得到的数据,评价了冲蚀速率求解公式在不同颗粒粒径的稳态浆体冲蚀速率求解精度。评价后的模型被进一步应用于弯管冲蚀速率求解中,弯管体系稳态冲蚀速率求解的稳定性和精度通过文献实验数据验证和评估,结果表明该模型可以快速并较为准确地预测弯管最大冲蚀速率和位置。通过实验和数值结合的方法,研究了几何模型参数、网格划分和入口条件对冲蚀速率预测的影响,并通过两相流动求解结果和编程计算得到的撞击信息对冲蚀过程进行分析。建立大涡模拟欧拉-拉格朗日冲蚀速率预测计算方法。在模型中,流体流动通过大涡模拟在欧拉体系中求解,颗粒在拉格朗日体系中被追踪直至壁面的冲蚀损伤达到统计学稳定状态。颗粒和流体在每个时间步长内耦合计算。最终,通过对颗粒在壁面的碰撞信息计算得到壁面的冲蚀损伤速率。通过比较模型计算结果和文献中的实验及计算数据可知,该方法将小颗粒的冲蚀计算的误差由137%降低至13%。并且,该模型能够揭示在射流体系中小颗粒的非稳态运移及冲蚀机理。基于射流体系的非稳态冲蚀预测计算方法,针对弯管体系建立大涡模拟欧拉-拉格朗日冲蚀速率预测计算方法,验证计算方法在不同体系的稳定性并研究不同曲率半径的弯管冲蚀速率变化规律。弯管内流场和冲蚀速率求解结果分别通过经典实验算例进行验证。研究发现通过使用大涡模拟的计算方法,二次流动造成的湍流强度变化可以被准确预测。因此,与稳态雷诺时均方法的计算结果相比,弯管内流速预测的精度大幅度提高,弯管内壁面的局部冲蚀速率预测误差降低了25%。并且,该计算结果揭示了不同曲率半径的弯管内非稳态二次流和边界层分离等复杂流体结构的变化及颗粒运移和冲蚀过程的变化规律。最大冲蚀速率随弯管曲率半径增加而减少的原因通过分析非稳态冲蚀过程和程序提取的壁面碰撞信息被进一步揭示。