随着海上油气田开发的兴起,油气在管道运输过程中,尤其是在流体转向处（如弯头、三通等）面临的冲蚀问题越来越严重。目前国内外学者对于管道冲蚀的研究大多局限于普通弯头,但在实际工程中,T型弯头也是不可替代的部件之一,尤其是在不允许使用大曲率弯管的情况下。本文在数值模拟的基础上引入实验研究,采用多相流动理论、冲蚀预测理论、颗粒-壁面碰撞反弹模型、气体/液体与固体颗粒双向耦合、灰度关联分析等理论和方法。对T型弯头在气固、液固两相流下的颗粒冲蚀机理进行研究,并根据研究结果对T型弯头的结构进行优化。本文设计了液固两相流冲蚀实验环道和可拆卸T型弯头,通过液固两相流中沙粒运动轨迹的分析以及测试挂片冲蚀前后重量损耗的研究,发现大部分沙粒受盲管回流影响较大,并以较高的速度撞击出口管的近入口一侧,造成水平T型弯头出口管靠近T型交汇处的近入口一侧冲蚀严重。通过3D共聚焦显微镜对典型冲蚀形貌的测试挂片表面进行观察发现:沙粒对T型弯头冲蚀磨损主要有以下方式:微切削摩擦、犁割和冲蚀变形。在实验的基础上,本文采用基于FLUENT的冲蚀预测方法对液固两相流冲蚀进行数值模拟运算,优选出包含多种影响因素的冲蚀预测模型并在此基础上得到了不同因素对冲蚀速率的影响规律。结果表明:少量从截面上半部射入的固体颗粒由于惯性作用进入流场较为稳定的盲管区域,速度减缓并以较小的撞击速度与盲管内壁进行碰撞,造成的轻微的冲蚀磨损;T型连接处产生流速指向近入口一侧的二次流,固体颗粒受合流曳力的影响向出口管近入口一侧运动,并以较高的速度碰撞管壁,对该处造成较为严重的冲蚀磨损。采用与液固两相流T型弯头数值模拟相似的方法,对气固条件下T型弯头冲蚀情况以及不同因素对冲蚀速率的影响情况进行分析。在气固两相流条件下,通过对比T型弯头与普通弯头冲蚀形貌发现,冲蚀最严重区域均位于入口截面沿速度方向在管壁的投影处,但由于T型弯头盲管末端存在缓冲空腔,导致在同一工况下T型弯头的冲蚀速率远小于普通弯头的冲蚀速率。通过对比两种弯头冲蚀情况可以得到,弯头结构是影响冲蚀速率的一个重要因素。T型弯头冲蚀磨损主要集中在盲管末端以及T型连接处的后侧。为充分发挥盲管末端缓冲空腔的作用,增加盲管长度或将T型连接由直角连接改为弧度连接均是减缓冲蚀磨损的方法。应用灰度关联分析法,对颗粒质量流量、管径、颗粒粒径、流速四个影响因素在气固和液固两相流条件下对冲蚀速率的影响强弱程度进行对比,得到结果如下:气固条件下影响重要程度依次为质量流量、颗粒粒径、流速、管径;液固条件下影响重要程度为:入口流速、颗粒直径、质量流量、管径。