论文部分内容阅读
海洋石油平台是海洋油气开发的重大基础性装备。出产的原油里常常夹带砂粒,这些砂粒粒径虽然很小,却会对管道内壁造成磨损,尤其对流场变化较大的管道部位,如弯管,三通管,变径管等,所产生的危害更大。本文以输油压力管道的典型管件为研究对象,对液固两相流(含砂石油)进行CFD仿真模拟。总结几种有代表性的管件的易发生磨损的位置,为管道磨损的预测和防护提供数值依据和理论参考。1)在阅读国内外文献的基础上,对几种主要的磨损理论进行阐述;并介绍了影响磨损的主要因素和磨损模型,重点介绍了国内外对管道冲蚀磨损的实验研究现状和CFD应用研究现状;介绍了计算流体动力学和相关的计算模型,并根据研究对象确定了适合仿真对象的计算模型;2)对弯管进行多相流CFD仿真计算,分析管道内部流场及管壁磨损分布,找出弯管最易发生磨损的位置。改变管道放置方式(竖直或水平),弯度,弯径比,入口速度等条件,进一步分析这些因素对弯管磨损的影响;3)分别对突扩管,突缩管,渐扩管,渐缩管这四种变径管进行CFD仿真计算,找出这些管件磨损严重的位置。改变入口速度,砂子含量,管件的结构参数,如突扩管的突扩率,突缩管的突缩率,渐扩管的渐扩角,渐缩管的渐缩角等,给出这四种管件的冲蚀磨损规律;4)对三通管进行多相流CFD仿真计算,找出三通管易发生磨损的位置。改变三通管放置方式(竖直或水平),入口边界条件,砂子含量等因素,获得三通管的冲蚀磨损规律。