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应力对靶材冲蚀行为的影响试验研究
1
作者 王治国 李森 +2 位作者 周然 邹倩 张旭 《石油机械》 北大核心 2025年第12期129-138,共10页
实际油气管道大多都处于高压环境下,当流体携带固体颗粒在管道内流动时,颗粒会对管道造成冲击磨损,而高压环境下颗粒对管壁造成的冲蚀磨损往往更加严重。针对高压环境下靶材处于高应力状态,探究应力对靶材冲蚀行为的影响。采用高压射流... 实际油气管道大多都处于高压环境下,当流体携带固体颗粒在管道内流动时,颗粒会对管道造成冲击磨损,而高压环境下颗粒对管壁造成的冲蚀磨损往往更加严重。针对高压环境下靶材处于高应力状态,探究应力对靶材冲蚀行为的影响。采用高压射流冲蚀试验,以C形环为试验靶材,基于ABAQUS软件模拟出C形环达到预应力时的加载位移,通过改变C形环的加载位移控制靶材的外加应力,分析了不同靶材的应力-冲蚀行为;采用轮廓扫描法和电镜扫描法对靶材的冲蚀坑形貌进行分析,得到高应力环境下异形颗粒的冲蚀规律。研究及试验结果表明:在无应力状态和高应力状态下,冲蚀坑形貌均呈现“W”形;冲蚀坑中小凹坑和犁沟的尺寸和数量都随外加应力的增加而变大变多;靶材应力为0、100、200 MPa的3种材料的冲蚀速率均呈现上升的趋势,且Q235碳钢>304不锈钢>316L不锈钢;3种靶材试样形成的冲蚀坑深度随外加应力的变大而变深。所得结论可为高压管道在应力-冲蚀耦合工况下的材料选型提供参考。 展开更多
关键词 高压油气管道 颗粒冲蚀 应力冲蚀 C形环 冲蚀形貌 冲蚀速率 冲蚀坑
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岸滩环境船舶海水管路系统冲蚀试验研究
2
作者 胡小林 王乐 +2 位作者 郑卓 伍加凯 孟帅 《船海工程》 北大核心 2026年第1期112-116,122,共6页
为探究岸滩环境下高泥沙含量海水对海水管路系统的冲蚀磨损机理,由控制柜、粗/细滤器、海水泵、冷却器、压差变送器及各类阀件等搭建一整套海水系统的冲蚀试验台。为分析流速、管材和管型对冲蚀作用的影响,采用3种常用管材(2205钢、B10... 为探究岸滩环境下高泥沙含量海水对海水管路系统的冲蚀磨损机理,由控制柜、粗/细滤器、海水泵、冷却器、压差变送器及各类阀件等搭建一整套海水系统的冲蚀试验台。为分析流速、管材和管型对冲蚀作用的影响,采用3种常用管材(2205钢、B10铜镍合金、镀锌钢)在不同结构型式(1D、1.5D、2D、2.5D弯头,水平管,竖直上升和下降管)组成3种典型(U型、S型、T型)管段,试验台可控制流量、泥沙颗粒大小和浓度、以及各管段流速。试验发现,水平管冲蚀磨损受流速、管材和测点位置影响较明显;竖直管受材质影响不大,低流速时侧面磨损最大,高流速时磨损量减少且受测点位置影响不大;小弯曲半径弯头在进水口受磨损最大,但大弯曲半径弯头在中部磨损最大;相比于其他两种材质,镀锌钢管冲蚀磨损最为严重。研究可为采取科学的抗泥沙、防泥沙策略优化海水系统提供依据。 展开更多
关键词 岸滩环境 海水管路系统 泥沙冲蚀 试验台
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沙戈荒地区复合绝缘子用硅橡胶耐冲蚀性能评估与选型
3
作者 耿江海 曲换龙 +2 位作者 王平 田正波 张锐 《电工技术学报》 北大核心 2026年第3期778-793,共16页
沙戈荒地区硅橡胶复合材料在高速运动沙粒的冲蚀磨损作用下易出现材料损伤及性能下降等问题。材料硬度及撕裂韧性是影响冲蚀磨损性能的关键因素,现有研究尚未建立适用于沙戈荒多因子耦合环境的硅橡胶材料性能评价体系,暂未优选出能够在... 沙戈荒地区硅橡胶复合材料在高速运动沙粒的冲蚀磨损作用下易出现材料损伤及性能下降等问题。材料硬度及撕裂韧性是影响冲蚀磨损性能的关键因素,现有研究尚未建立适用于沙戈荒多因子耦合环境的硅橡胶材料性能评价体系,暂未优选出能够在强风沙侵蚀极端条件下长期服役的材料。该文搭建了多环境参量可调的气流喷砂式冲蚀模拟试验系统,基于沙戈荒地区实测沙尘特征参数,研究了不同硬度及撕裂韧性硅橡胶材料的风沙冲蚀行为。首先通过五种材料的磨损率定量分析确定冲蚀达稳态的试验参数;其次开展稳态冲蚀微观形貌表征和闪络电压测试等性能劣化定量评估;最后基于试验数据系统分析确定材料优选方案。研究发现,高撕裂材料在磨损初始阶段表现出较好的耐冲蚀性,磨损率及表面裂纹密度较低,力学性能优越,但长期耐磨损性能差;高硬度材料初始磨损率高,而长期稳定性能优越,稳态磨损率约为高撕裂材料的1/2,材料剥落损伤减少,适用于强风沙冲蚀地区。现有硅橡胶试样中,高硬度1号材料(邵尔A硬度为80)在闪络电压、磨损率等方面表现出显著优势,可作为该地区应用的优先选型方案。在保持其他性能稳定的条件下,硅橡胶复合材料的耐冲蚀磨损性能与其硬度值呈正相关。该文可为恶劣环境下复合绝缘材料的性能优化与选型提供重要的理论依据及实践指导。 展开更多
关键词 硅橡胶 风沙冲蚀 耐磨性 性能评估 材料选型
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阀芯材料A105钢液固冲蚀实验及仿真研究
4
作者 林元华 程金亮 +5 位作者 赵兴龙 杨明庆 刘冰 周念涛 石维渺 王明安 《润滑与密封》 北大核心 2025年第11期13-20,共8页
在油气开采过程中,砂子等附带产物不断冲蚀阀门,造成阀门冲蚀损伤,甚至失效。然而现有阀门冲蚀磨损的CFD模拟研究大多采用已知的冲蚀模型来描述冲蚀速率,使得模拟结果的可靠性受到限制。为解决此类问题,采用液-固喷嘴冲蚀实验研究方法,... 在油气开采过程中,砂子等附带产物不断冲蚀阀门,造成阀门冲蚀损伤,甚至失效。然而现有阀门冲蚀磨损的CFD模拟研究大多采用已知的冲蚀模型来描述冲蚀速率,使得模拟结果的可靠性受到限制。为解决此类问题,采用液-固喷嘴冲蚀实验研究方法,利用泥浆喷射冲蚀试验机开展不同冲击角度(15°~90°)和冲击速度(12.74~24.84 m/s)下阀芯常用材料A105钢冲蚀实验;采用Ahlert冲蚀模型对实验数据进行拟合,建立A105钢的冲蚀率方程;采用CFD有限元模拟研究方法,建立液固喷嘴冲蚀模型,并验证模型准确性。结果表明:在15°~90°范围内随冲击角度的增加冲蚀速率先增大后减小,30°时冲蚀速率最大,90°时冲蚀速率最小;在12.74~24.84 m/s范围内随冲击速度的增加冲蚀速率增大。实验结果表明,所建立的拟合冲蚀模型与实验数据最小误差为3.4%~8%,验证了冲蚀速率方程的可靠性。 展开更多
关键词 A105钢 冲蚀磨损 喷嘴模型 冲蚀实验 冲蚀模拟 冲蚀速率方程
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高速下节流管汇材料冲蚀实验及模拟研究
5
作者 曾静 邓宽海 +2 位作者 周军平 刘冰 林元华 《西南石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期166-180,共15页
高压高产气井井控装置的节流管汇内高压差、高流速、高含砂使得高速气-固冲蚀磨损问题尤为突出、节流管汇失效频繁,极易诱发溢流、井涌及井喷事故,加剧井控风险,带来安全隐患。为此,依据标准ASTM G76—2013,采用气-固喷嘴冲蚀实验法和... 高压高产气井井控装置的节流管汇内高压差、高流速、高含砂使得高速气-固冲蚀磨损问题尤为突出、节流管汇失效频繁,极易诱发溢流、井涌及井喷事故,加剧井控风险,带来安全隐患。为此,依据标准ASTM G76—2013,采用气-固喷嘴冲蚀实验法和空气射流冲蚀实验台,开展了不同入口气压(0.06~0.15 MPa)和冲击角(15°~90°)下节流管汇材料30CrMo合金钢的高速(107~149 m/s)气-固喷嘴冲蚀实验,得到了30CrMo合金钢在不同实验条件下的冲蚀速率,创建了适用于高速固体颗粒冲击的30CrMo合金钢冲蚀速率方程;依据冲蚀实验结果,构建了适用于高速可压缩流动的最佳颗粒运动模型;结合离散相模型和气-固两相耦合计算方法,建立了“缩径管-喷嘴-冲蚀腔”三维CFD冲蚀模型,开展了节流管汇材料30CrMo合金钢在不同冲击角和入口气压下的气-固喷嘴冲蚀模拟,揭示了流场分布特征和颗粒运动轨迹、冲击速度分布和滑移特征,并通过实验验证了模拟结果的准确性及可靠性。 展开更多
关键词 高压高产气井 节流管汇 气-固喷嘴冲蚀 CFD冲蚀模型 冲蚀速率
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基于Finnie冲蚀模型的井口八通冲蚀预测及施工参数优选
6
作者 史小东 张浩 +4 位作者 王晓岗 赵宁 李建鹏 王芫芫 赵震程 《石油钻采工艺》 北大核心 2025年第4期500-510,532,共12页
压裂井口八通管线冲蚀磨损是影响压裂效益的关键难题,当前一些冲蚀模型对井口八通的冲蚀预测不准确,因此开展了井口八通冲蚀预测新方法的研究。基于有限元数值模拟方法,建立压裂井口八通几何模型,根据实际压裂施工数据,分别构建Generic... 压裂井口八通管线冲蚀磨损是影响压裂效益的关键难题,当前一些冲蚀模型对井口八通的冲蚀预测不准确,因此开展了井口八通冲蚀预测新方法的研究。基于有限元数值模拟方法,建立压裂井口八通几何模型,根据实际压裂施工数据,分别构建Generic模型、Oka模型、Finnie模型等冲蚀模型并进行冲蚀模拟,比较冲蚀速率模拟结果与实际井口八通冲蚀率,分析各冲蚀模型预测结果的准确度,明确了所采用的Finnie冲蚀模型的预测结果更准确,然后依据Finnie冲蚀模型开展各施工参数对冲蚀磨损的影响机制研究。研究结果表明,针对井口八通的冲蚀模拟,其他冲蚀模型的预测准确率较低,而Finnie冲蚀模型的预测准确率达90.32%。依据Finnie模型研究不同施工参数对管壁冲蚀率的影响机制,通过优化注入排量、颗粒直径等施工参数,使优化后模型预测的管壁冲蚀率比原始施工参数下的预测值降低19.12%,比原始施工参数下的实际冲蚀率降低11.29%。Finnie冲蚀模型能准确预测井口八通的冲蚀情况,依据Finnie冲蚀模型评价施工参数对冲蚀率的影响,从而获得更加合理的施工参数组合以降低冲蚀率。 展开更多
关键词 井口八通 Finnie冲蚀模型 冲蚀预测 数值模拟 施工参数优选 冲蚀率
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钛合金与铝合金冲蚀性能对比研究
7
作者 任昱鑫 张兆路 +2 位作者 何光宇 张艳丽 张子磊 《润滑与密封》 北大核心 2025年第9期16-26,共11页
以TC4钛合金与2A70铝合金为例,在0~75μm及75~125μm砂尘粒径区间以及30°与60°冲蚀角度下对2种合金材料进行冲蚀性能评估,对比其在不同冲蚀环境下的性能,并研究材料抗冲蚀能力与粒径及冲蚀角度之间的关系,揭示2种合金在冲蚀... 以TC4钛合金与2A70铝合金为例,在0~75μm及75~125μm砂尘粒径区间以及30°与60°冲蚀角度下对2种合金材料进行冲蚀性能评估,对比其在不同冲蚀环境下的性能,并研究材料抗冲蚀能力与粒径及冲蚀角度之间的关系,揭示2种合金在冲蚀作用下的损伤机制。结果表明:随着砂尘粒径和冲蚀角度的增大,冲蚀率呈现出下降趋势,这是因为在同等供砂条件下,较大粒径会导致冲蚀次数降低,而在30°冲蚀角度下的水平分力大于60°冲蚀角度下的水平分力,因而冲蚀损伤程度更大;在砂尘粒径0~75μm条件下,2A70在30°和60°冲蚀角度下的冲蚀率分别约为TC4的2.54倍及1.88倍,在砂尘粒径0~75μm条件下,2A70在30°和60°冲蚀角度下的冲蚀率分别约为TC4的2.10倍及1.73倍,因而TC4相比2A70铝合金具有更显著的抗冲蚀性能;在砂尘环境下,TC4及2A70的失效形式均以砂尘粒子的铲削为主。 展开更多
关键词 铝合金 钛合金 冲蚀角度 冲蚀性能 冲蚀率 冲蚀损伤
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关于海上油田外输调节阀气蚀冲蚀情况的探讨
8
作者 张浩 阚滨滨 +4 位作者 张勇 李振宇 张想 司虚 闫明 《油气田地面工程》 2026年第2期43-48,共6页
海上油田原油外输调节阀是自动控制系统中的现场终端调节仪表,其性能的好坏将直接影响到现场原油分离效果、外输工况稳定性及下游回注水质。随着油田投产十年以来工况变化及处理量调整,外输调节阀的适应性及维护需求日益突显。以海上某... 海上油田原油外输调节阀是自动控制系统中的现场终端调节仪表,其性能的好坏将直接影响到现场原油分离效果、外输工况稳定性及下游回注水质。随着油田投产十年以来工况变化及处理量调整,外输调节阀的适应性及维护需求日益突显。以海上某油田外输调节阀十年运行数据为基础,对比分析了防气蚀工况调节阀(型号:CAVITOL)、防解析工况调节阀(型号:WHISPER)及其他改进措施应用效果,通过现场故障情况、阀内件磨损状况、差压变化及实际工况评估,总结不同阀门的性能差异及失效模式。研究结果表明:防气蚀工况调节阀在高压差气蚀工况下表现优异,使用寿命较常规阀门延长;防解析工况调节阀对流体解析工况的稳定性显著,但不耐冲蚀;此外,阀门内件材质、控制参数优化、合适的滤网孔径也会影响阀门性能。针对海上油田外输调节阀的复杂工况,需结合含气率、压差及流量变化特性选择适配阀型,并辅以结构优化与材料升级,重点关注阀芯与密封件状态。通过分析不同调节阀的实际应用效果,优化选型及维护策略,提升系统稳定性并降低运营成本,为类似油田提供参考。 展开更多
关键词 调节阀 气蚀 冲蚀 CAVITOL WHISPER
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FCC装置烟机叶片磨损与冲蚀问题分析
9
作者 魏兴科 张小刚 《全面腐蚀控制》 2026年第1期373-375,共3页
流化催化裂化装置作为现代炼油工业的主要单元,其能量回收系统中的烟机运行状态会直接影响装置的长周期、高效、安全运行。烟机叶片是能量转换的重要部件,长期暴露在高温、高速,以及含有大量催化剂颗粒的烟气环境中,其磨损、冲蚀问题已... 流化催化裂化装置作为现代炼油工业的主要单元,其能量回收系统中的烟机运行状态会直接影响装置的长周期、高效、安全运行。烟机叶片是能量转换的重要部件,长期暴露在高温、高速,以及含有大量催化剂颗粒的烟气环境中,其磨损、冲蚀问题已成为制约装置稳定运行的瓶颈。因此,本文主要对FCC装置烟机叶片磨损与冲蚀问题进行分析,以期为提高烟机运行可靠性、降低维护成本提供理论参考和实践指导。 展开更多
关键词 FCC装置 烟机叶片 磨损 冲蚀 防治
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文96储气库注采井管柱冲蚀试验研究
10
作者 腰世哲 童秀勇 +1 位作者 冯晓娜 郭城琛 《石油化工腐蚀与防护》 2026年第1期6-9,共4页
基于文96储气库注采运行特征、注采井管柱结构和材质,设计开发冲蚀评价试验装置,模拟注采过程中管柱的冲蚀行为。通过室内试验,考察采气量及颗粒质量流量、粒径对管材冲蚀的影响,探索井内管柱冲蚀损伤机理。研究结果表明:采气量和颗粒... 基于文96储气库注采运行特征、注采井管柱结构和材质,设计开发冲蚀评价试验装置,模拟注采过程中管柱的冲蚀行为。通过室内试验,考察采气量及颗粒质量流量、粒径对管材冲蚀的影响,探索井内管柱冲蚀损伤机理。研究结果表明:采气量和颗粒的质量流量越大,管柱冲蚀损伤越严重,冲蚀速率与颗粒质量流量之间呈线性关系;随着颗粒粒径的增大,管柱冲蚀速率呈现出先增大后减小的趋势。该研究对进一步揭示枯竭砂岩气藏型储气库多周期注采管柱冲蚀机理具有借鉴意义。 展开更多
关键词 储气库 注采井 管柱 冲蚀 采气
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矿热炉烟道内颗粒冲蚀行为数值模拟研究
11
作者 李浩男 田雨 《管道技术与设备》 2026年第1期1-4,8,共5页
为了研究矿热炉烟道中的冲蚀磨损行为,文中以计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)为核心,结合离散相模型(discrete phase model,DPM)、DNV冲蚀模型以及Grant和Tabakoff壁面反弹模型对其冲蚀行为进行数值模拟分析。文中研究... 为了研究矿热炉烟道中的冲蚀磨损行为,文中以计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)为核心,结合离散相模型(discrete phase model,DPM)、DNV冲蚀模型以及Grant和Tabakoff壁面反弹模型对其冲蚀行为进行数值模拟分析。文中研究了不同烟道直径、温度对其冲蚀行为的影响规律。结果表明:当烟道直径由600 mm增至1000 mm时,冲蚀速率呈现出显著的下降趋势,由2.6×10^(-6)kg/(m^(2)·s)降至4.2×10^(-7)kg/(m^(2)·s),且冲蚀区范围相应变小。当温度由500 K升高至1300 K时,冲蚀速率由5.8×10^(-7)kg/(m^(2)·s)降至3.94×10^(-7)kg/(m^(2)·s),且冲蚀区域范围相应变小。文中研究为降低烟道冲蚀磨损提供了依据。 展开更多
关键词 温度 冲蚀速率 数值模拟 直径
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天然气长输管道弯头最大冲蚀角度数值模拟方法研究
12
作者 吴忠蔚 苏怀 《自动化仪表》 2026年第1期72-76,84,共6页
天然气长输管道运维面临弯头冲蚀的挑战,会严重威胁管道安全。以为天然气长输管道运维提供数据支持为目的,提出基于灰色关联分析的天然气长输管道弯头最大冲蚀角度数值模拟方法。通过天然气长输管道多相流方程,获得天然气长输管道内多... 天然气长输管道运维面临弯头冲蚀的挑战,会严重威胁管道安全。以为天然气长输管道运维提供数据支持为目的,提出基于灰色关联分析的天然气长输管道弯头最大冲蚀角度数值模拟方法。通过天然气长输管道多相流方程,获得天然气长输管道内多相质量和多相动量数据。引入Finnie冲蚀模型描述天然气长输管道弯头最大冲蚀角度。利用灰色关联分析方法,确定影响天然气长输管道弯头最大冲蚀角度的因素。依据多相质量数据、多相动量数据、最大冲蚀角度数值和最大冲蚀角度影响因素,建立天然气长输管道弯头计算流体动力学(CFD)模型。利用CFD模型实现天然气长输管道弯头最大冲蚀角度数值模拟。试验结果表明:该方法建立的天然气长输管道弯头CFD模型可呈现天然气湍流方向和粒子运动轨迹;在不同粒径和气体流速时,该模型可有效进行数值模拟,以仿真管道弯头最大冲蚀角度。该方法可呈现不同粒径时的弯头冲蚀区域云图,具备较为显著的应用效果。 展开更多
关键词 天然气 灰色关联分析 管道弯头 计算流体动力学模型 最大冲蚀角度 数值模拟
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基于冲蚀流动与动网格耦合的弯管磨损量化研究 被引量：1
13
作者 陈梦 淡娟君 +4 位作者 郭鹏程 张浩 孙龙刚 刘磊 孙帅辉 《水电能源科学》 北大核心 2025年第4期203-207,共5页
长期输送含沙流体的管道因泥沙颗粒冲蚀而导致局部变形、坑蚀甚至裂纹,影响系统运行安全。为量化分析管道磨损深度变化,采用冲蚀-动网格耦合方法,通过数值研究分析90°弯管在运行1、20、40、60 h后的冲蚀变形量。该方法利用自适应... 长期输送含沙流体的管道因泥沙颗粒冲蚀而导致局部变形、坑蚀甚至裂纹,影响系统运行安全。为量化分析管道磨损深度变化,采用冲蚀-动网格耦合方法,通过数值研究分析90°弯管在运行1、20、40、60 h后的冲蚀变形量。该方法利用自适应时间步长内的壁面冲蚀率更新网格位置,从而更精确地量化磨损变形。结果显示,随着时间增加,最大冲蚀率和最大冲蚀深度呈非线性增长。每延长20 h,最大冲蚀深度增加约1 mm,壁面最大冲蚀率缓慢增长,但高冲蚀率区迅速向下游转移。冲蚀60 h后,壁面最大冲蚀率增加1.5倍,最强冲蚀位置向下游偏移8°。此外,弯管最大磨损深度及其位置受颗粒运动速度和撞击角度的影响较大,而受颗粒堆积率的影响较小。研究结果可定量预测壁面的渐进磨损特性,并为管道磨损量化分析提供基础。 展开更多
关键词 冲蚀-动网格耦合 冲蚀深度 冲蚀率 量化分析
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YW3硬质合金笼套式节流阀抗冲蚀研究 被引量：3
14
作者 冯春宇 于世欣 +4 位作者 杨磊 杨忠武 王鹏程 杜文波 王臻 《流体机械》 北大核心 2025年第8期61-67,共7页
针对笼套式节流阀笼套在天然气开采过程中受砂砾冲蚀损伤的技术难题,以YW3硬质合金笼套为研究对象开展冲蚀机理研究。通过室内冲蚀试验,建立了YW3硬质合金的冲蚀模型,并采用数值分析验证,将该模型进一步应用到节流阀冲蚀仿真中,分析固... 针对笼套式节流阀笼套在天然气开采过程中受砂砾冲蚀损伤的技术难题,以YW3硬质合金笼套为研究对象开展冲蚀机理研究。通过室内冲蚀试验,建立了YW3硬质合金的冲蚀模型,并采用数值分析验证,将该模型进一步应用到节流阀冲蚀仿真中,分析固体颗粒运动轨迹、冲蚀机制,预测笼套式节流阀笼套的使用寿命。研究结果表明,随冲蚀角增大,YW3冲蚀率先增大、后减小,45°时冲蚀率最大;在冲蚀角度90°下,YW3的速度指数n和粒径函数C(dp)分别为2.41,3.6844×10^(-9);笼套的主要损伤部位为节流孔出口处。研究为高含砂气田笼套式节流阀节流部件的选材与寿命评估提供参考。 展开更多
关键词 YW3硬质合金 笼套式节流阀 冲蚀磨损 冲蚀模型
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极地船舶螺旋桨用不锈钢的腐蚀与海冰冲蚀性能研究 被引量：1
15
作者 孙士斌 郭昇旭 +2 位作者 常雪婷 蒋颖畅 王东胜 《表面技术》 北大核心 2025年第16期67-79,共13页
目的探究极地船舶螺旋桨用不锈钢表面受海冰冲蚀与海水腐蚀的损伤特征与机理,并尝试用数值仿真方法模拟海冰冲蚀过程。方法对3种不同合金含量的螺旋桨钢样进行海冰冲蚀实验和海水浸泡腐蚀性能,利用金相显微镜、白光干涉显微镜、扫描电... 目的探究极地船舶螺旋桨用不锈钢表面受海冰冲蚀与海水腐蚀的损伤特征与机理,并尝试用数值仿真方法模拟海冰冲蚀过程。方法对3种不同合金含量的螺旋桨钢样进行海冰冲蚀实验和海水浸泡腐蚀性能,利用金相显微镜、白光干涉显微镜、扫描电子显微镜等对实验样品表面晶粒组织、宏观形貌、微观组织等进行观测并分析,分析样品冲蚀速率、腐蚀速率与不同合金含量的相关性。在FLUENT软件使用SST k-ω模型与Standard k-ε模型2种湍流模型对冲蚀实验过程进行模拟,使用Oka冲蚀模型计算壁面冲蚀率,并与实验值对比。结果3种极地螺旋桨用不锈钢都出现明显损伤,部分冲蚀后表面出现直径约为100μm的坑洞和片状剥落区,冲蚀后与腐蚀后形貌存在明显区别,试样冲蚀率为1.39×10^(−8)~3.56×10^(−8)kg/(m^(2)·s);海水浸泡腐蚀后表面出现点蚀坑,随着环境温度降低,不锈钢腐蚀电位正移,腐蚀电流密度减小,腐蚀速率降低,20℃下腐蚀速率最高,腐蚀速率为9.846×10^(−4)~6.175×10^(−3) mm/a。随着合金元素Cr、Ni含量的提升,不锈钢的耐冲蚀与腐蚀性能显著改善,表面损伤减少。使用SST k-ω模型仿真得出冲蚀率为1.11×10^(−8)~2.42×10^(−8)kg/(m^(2)·s),仿真值与钢材表面冲蚀率试验变化趋势接近。结论Cr、Ni含量是提升极地船舶螺旋桨用不锈钢抗冲蚀与腐蚀性能的重要因素,能够使钝化层致密并提升不锈钢抵抗侵蚀的能力,模拟冲蚀时壁面正前方会出现速度骤降区域,此处静压增大、动压减小,SST k-ω模型下获取的冲蚀率与实验值有较好的相符性。 展开更多
关键词 极地螺旋桨用不锈钢 海冰冲蚀 海水腐蚀 机理分析 冲蚀仿真 实验对照
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基于Fluent-DPM方法的金属网布筛管冲蚀寿命三维仿真研究
16
作者 彭建峰 岳明 +3 位作者 楼一珊 梁玉凯 文敏 翟晓鹏 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第1期115-121,共7页
金属网布筛管在砂砾冲蚀作用下破坏严重,筛网冲蚀寿命难以预测。为此,建立了考虑金属网布筛管外层保护罩和内层筛网混合结构的三维仿真数值模拟模型,利用流体动力学离散颗粒流(DPM)方法,模拟了生产过程中砂砾冲蚀金属网布的过程,分析了... 金属网布筛管在砂砾冲蚀作用下破坏严重,筛网冲蚀寿命难以预测。为此,建立了考虑金属网布筛管外层保护罩和内层筛网混合结构的三维仿真数值模拟模型,利用流体动力学离散颗粒流(DPM)方法,模拟了生产过程中砂砾冲蚀金属网布的过程,分析了流速对金属网布筛管冲蚀速率的影响。研究发现,冲蚀破坏的临界流速为1.00m/s,入口流速小于1.00m/s时,数值模拟预测的冲蚀速率与试验的冲蚀速率相当;入口流速大于1.00 m/s时,受筛管整体结构的影响,数值模拟预测的冲蚀速率比试验值大2.1倍。金属网布筛管外层保护罩是影响筛网过流流速的主要因素;受保护罩过流面积突然减小的影响,流体经过第一层筛网和第二层筛网的流速远大于外层保护罩入口的流速,导致金属网布产生冲蚀破坏。利用该方法预测了8口生产井筛管的寿命,与实际监测寿命相比,相对误差在10.5%以内,满足实际工程应用要求。研究结果表明,基于三维Fluent-DPM方法预测的金属网布筛管冲蚀寿命与实际情况基本一致,为预测金属网布筛管冲蚀寿命提供了新方法。 展开更多
关键词 出砂 冲蚀 筛管 冲蚀率 冲蚀模型
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储气库生产管柱的气固冲蚀性能
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作者 李明星 刘广胜 +3 位作者 王娜 朱方辉 李文升 付安庆 《腐蚀与防护》 北大核心 2025年第2期66-72,共7页
结合榆3×储气库的注采工况,构建了气固冲蚀预测模型,研究了采气量、采气压力、颗粒属性等生产参数对冲蚀速率的影响规律,针对N80油管分析了发生不同程度冲蚀风险的极限生产工况。结果表明:在榆3×储气库预设采气指标范围内,最... 结合榆3×储气库的注采工况,构建了气固冲蚀预测模型,研究了采气量、采气压力、颗粒属性等生产参数对冲蚀速率的影响规律,针对N80油管分析了发生不同程度冲蚀风险的极限生产工况。结果表明:在榆3×储气库预设采气指标范围内,最大冲蚀速率随采气量的增大而增大;采气压力的增加会一定程度上降低管柱的冲蚀程度;冲蚀程度随出砂量的增加呈现线性增加趋势,颗粒直径的增大会导致冲蚀速率的增大,而颗粒球度的减小会导致冲蚀速率的增大。基于预测模型,建立了N80油管的临界生产参数图版,以实现基于现场易获取参数的冲蚀风险评估。 展开更多
关键词 储气库 注采管柱 气固冲蚀 临界生产参数 冲蚀风险评估
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用于双层管井下水力举升的双喷嘴射流泵冲蚀磨损特性研究
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作者 唐洋 徐嘉庆 +2 位作者 张吴镝 熊浩宇 王国荣 《表面技术》 北大核心 2025年第1期120-131,共12页
目的研究双喷嘴射流泵在井下水力举升过程中的冲蚀磨损特性,探究影响冲蚀磨损特性的因素及其规律。方法结合固液两相流的冲蚀模型和计算流体力学(CFD)方法对射流泵泵芯在流场中的冲蚀磨损行为进行模拟,预测易发生冲蚀磨损的区域,并通过... 目的研究双喷嘴射流泵在井下水力举升过程中的冲蚀磨损特性,探究影响冲蚀磨损特性的因素及其规律。方法结合固液两相流的冲蚀模型和计算流体力学(CFD)方法对射流泵泵芯在流场中的冲蚀磨损行为进行模拟,预测易发生冲蚀磨损的区域,并通过实验验证,进一步探究颗粒直径、质量流量、动力液流量等参数对泵芯冲蚀特性的影响规律。结果射流泵泵芯的易冲蚀区域为喉管入口内壁面、喉管出口内壁面、扩散管入口附近内壁面等3个位置,通过实验验证了仿真模型的准确性。在控制单因素变量条件下,粒径从0.05 mm增大到1.1 mm时,喉管入口锥面冲蚀位置由闭合圆环状变为三角状,扩散管入口处冲蚀区域面积逐渐减小。质量流量从0.005 kg/s增至0.01 kg/s时,易冲蚀区域最大冲蚀率和冲蚀面积随之增大,喉管入口锥面的最大冲蚀率增大了2倍,喉管-扩散管的最大冲蚀率增大了1.93倍。动力液流量从11 L/s增至15 L/s时,易冲蚀区域的最大冲蚀率随之增大,喉管入口锥面的最大冲蚀率增大了14.2倍,喉管-扩散管的最大冲蚀率增大了1.3倍。结论对最大冲蚀率的数值和增长倍数进行综合分析发现,动力液流量是冲蚀率增长的主要驱动因素,该研究能够为双喷嘴射流泵的设计和应用提供参考。 展开更多
关键词 水力举升 双喷嘴 射流泵 固液两相流 冲蚀磨损 冲蚀率 数值模拟 实验验证
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不同冲蚀角度与速度下铝合金冲蚀损伤机制
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作者 任昱鑫 张兆路 何光宇 《润滑与密封》 北大核心 2025年第11期21-30,共10页
铝合金材料在沙漠等恶劣环境下服役时,常常面临复杂的冲蚀损伤问题。然而目前对铝合金材料在多冲蚀角度及高速条件下的冲蚀性能及失效机制仍缺乏综合评估。探讨不同冲蚀角度、速度对铝合金材料冲蚀行为及微观结构和损伤特征的影响。试... 铝合金材料在沙漠等恶劣环境下服役时,常常面临复杂的冲蚀损伤问题。然而目前对铝合金材料在多冲蚀角度及高速条件下的冲蚀性能及失效机制仍缺乏综合评估。探讨不同冲蚀角度、速度对铝合金材料冲蚀行为及微观结构和损伤特征的影响。试验发现:冲蚀角度越大,铝合金材料冲蚀率整体逐渐降低;在30°冲蚀角度下,冲蚀率与速度成正比,砂尘粒子主要通过滑动和切削作用于材料表面;在45°、60°、75°、90°角度下,135 m/s速度下铝合金材料质量损失值最大;残余应力变化随供砂量和冲蚀角度而异,其中在低角度(30°和45°)和中等角度(60°)下,残余压应力先减小后增加,在高角度(75°和90°)下,残余压应力先增后降再增;冲蚀角度、速度和供砂量显著影响铝合金材料微观结构和损伤特征,其中低角度冲蚀表面呈滑道和细微划痕,形成椭圆形表面,中高角度冲蚀形成近似圆形表面,90°冲蚀角度下冲蚀表面出现裂纹和凹坑,材料表面出现锯齿形形貌;冲蚀速度从90 m/s增加到180 m/s,塑性变形更加严重;在90°垂直冲蚀条件下,材料表面出现剧烈的变形和应力集中。 展开更多
关键词 冲蚀损伤 冲蚀角度 冲蚀速度 失效机制 铝合金
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船用离心泵过流部件冲蚀分析及性能退化
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作者 赵嘉媛 钟佳乐 +1 位作者 李金辉 陈荣 《船舶工程》 北大核心 2025年第3期81-86,114,共7页
[目的]由于船舶内部的连续低频振动,船用离心泵作为海上装备的关键动力设备,过流部件常遭受严重的冲蚀磨损,导致性能下降和寿命缩短,直接关系到装备的安全与作战效能。[方法]以磨损量为核心指标,通过两相流冲蚀仿真模拟,深入探讨流量、... [目的]由于船舶内部的连续低频振动,船用离心泵作为海上装备的关键动力设备,过流部件常遭受严重的冲蚀磨损,导致性能下降和寿命缩短,直接关系到装备的安全与作战效能。[方法]以磨损量为核心指标,通过两相流冲蚀仿真模拟,深入探讨流量、粒径和质量流量等3个关键参数对某型船用离心泵蜗壳冲蚀磨损量的影响。在此基础上,结合7 000 h的长寿命试验数据,对泵性能随时间变化的退化情况进行系统的数据采集和拟合分析。[结果]结果表明,流量、粒径和质量流量的变化均会导致蜗壳特别是蜗舌部位冲蚀磨损量的增加,同时验证了离心泵冲蚀损伤仿真模型的准确性。[结论]研究成果为船用离心泵过流部件的冲蚀分析与性能退化评估提供了有效的数据支持。 展开更多
关键词 船用离心泵 冲蚀磨损仿真 冲蚀磨损率 性能退化试验
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