基于流体动力学(CFD)数值模拟分析方法建立连续弯管的有限元模型,分析讨论了液体流速和颗粒粒径对连续弯管冲蚀磨损的影响规律。研究结果表明,液体流速对连续弯管的冲蚀磨损影响显著,管壁的最大冲蚀率和平均冲蚀率均与流速呈指数增长关系。随着粒径的不断增加,连续弯管的主要冲蚀区域由上弯管外拱逐渐向下弯管壁面的外侧转移,平均冲蚀率先减小后趋于稳定,而最大冲蚀速率呈先减小后增大的变化趋势,且当颗粒粒径为0.2 mm时最大冲蚀率最小,其值为2.95×10-5 kg/(m2s)。

空间Z形管路是油气开采过程典型的结构形式,在工程作业中受到高压高速液-固两相流的作用,容易导致管路系统产生冲蚀磨损失效。基于液-固两相流冲蚀磨损理论,选取合适的冲蚀磨损理论模型,讨论了流速、颗粒直径、质量流量、黏度以及重力等不同流体参数对管路系统弯头处的冲蚀磨损情况。结果表明:管路弯头处的冲蚀区域受内流场的影响存在明显差异,出口端弯头处的最大冲蚀率大于进口端弯管端。流速、颗粒直径、质量流量与整体管路最大冲蚀率呈正相关关系,黏度与整体管路最大冲蚀率呈负相关关系。分析了不同工况下空间Z形管路的冲蚀特性,获得了流体参数对管路冲蚀的影响规律,为工程实际复杂管路系统冲蚀磨损寿命预测提供技术参考。