颗粒形状对弯管冲蚀磨损影响的数值模拟研究

摘要

为了研究输气管内不同形状固体颗粒对弯管冲蚀磨损特性的影响,预测弯管内壁受到冲击后磨损分布情况,采用计算流体动力学(CFD)来计算气体流动,采用离散单元法(DEM)来计算颗粒运动,其中非球形颗粒采用超椭球模型进行建模,并用切向撞击能量磨损模型(SIEM)来计算弯管磨损。模拟结果表明,在相同气速条件下,尽管不同形状颗粒在管中的运动状态差别不明显,但是对应的管道内壁磨损情况却有很大差异:颗粒越接近方形,造成的弯管最大磨损率越高,磨损严重范围也随之增大,但最大磨损率的位置会趋于稳定;弯管内长椭球颗粒发生滑动摩擦概率更高,扁椭球颗粒发生滚动摩擦的概率更高,这导致了长椭球颗粒对弯管总磨损率高于扁椭球。比较不同气速下颗粒形状对弯管磨损程度的影响,发现升高气速仅会均匀增大弯管磨损,最大冲蚀位置并不会改变。