基于CFD-DPM耦合方法的多级串联弯管内液固两相流冲蚀特性研究

摘要

油气开采及输运过程中管道中的砂粒侵蚀会导致严重设备故障,并可能限制生产效率,增加生产成本。因此,准确预测油气生产管道尤其是弯管处的砂粒冲蚀情况是降低管道失效的关键保障。本文基于CFD-DPM方法,通过计算油气连续相流场、管壁侵蚀率和颗粒轨迹,实现复杂结构弯管中含砂颗粒的侵蚀速率的准确预报。研究发现,随着串联弯头之间的连接长度增加,弯管平均冲蚀率整体呈下降趋势,而最大冲蚀率先增大后减小又逐步增大。未来在含砂多相流体输运管道的设计中,为降低壁面冲蚀磨损,串联弯管连接长度建议可选在(9~15)D范围内。本文通过对比单个弯管与多级串联弯管内液固两相流冲蚀特性的差异,为未来含砂多相流体输运管道的设计及腐蚀防护提供理论指导。