砂粒侵蝕現(xiàn)象是油氣輸送工程中經(jīng)常遇到的問題之一,其會(huì)導(dǎo)致油氣輸送系統(tǒng)出現(xiàn)突發(fā)性失效,造成難以預(yù)估的經(jīng)濟(jì)損失。環(huán)狀流作為一種相對(duì)穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài),是油氣運(yùn)輸過程中主要采用的流型。環(huán)狀流可同時(shí)運(yùn)輸兩種不同狀態(tài)的物質(zhì)(如液態(tài)和氣態(tài)),能夠極大地節(jié)約油氣運(yùn)輸過程中的費(fèi)用。本文采用更精確合理的霧化系數(shù)和液膜厚度的計(jì)算公式,對(duì)CFD數(shù)值模型進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn),提升了模型的計(jì)算精度,通過對(duì)比大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)改進(jìn)后的數(shù)值模型進(jìn)行了驗(yàn)證。以改進(jìn)后的數(shù)值模型為工具,本文設(shè)計(jì)了大量工況進(jìn)行數(shù)值模擬,重點(diǎn)研究不同參數(shù)(如液體動(dòng)力黏滯系數(shù)、管道直徑、表觀氣體速度、彎管曲率半徑、表觀液體速度和顆粒直徑)之間的耦合作用對(duì)管道侵蝕結(jié)果的影響�；跀�(shù)值模擬的分析結(jié)果,本文運(yùn)用量綱分析方法建立了環(huán)狀流管道中砂粒侵蝕預(yù)測(cè)公式,該預(yù)測(cè)公式重點(diǎn)考慮了液體動(dòng)力黏滯系數(shù)對(duì)管道侵蝕結(jié)果的影響。通過與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其它經(jīng)驗(yàn)公式的對(duì)比,證明本文提出的公式在計(jì)算精度、適用性以及計(jì)算便捷性上都有很大的優(yōu)勢(shì)。最后,本文通過敏感性分析方法定量分析了各影響參數(shù)對(duì)侵蝕率的影響程度。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE832
【部分圖文】：

天津大學(xué)碩士學(xué)位論文漏[4]，如圖 1-1 所示。近年來，油氣輸送管道的侵蝕問題受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，由于從油田開采出來的油氣包含一定濃度的細(xì)顆粒雜質(zhì)，這會(huì)導(dǎo)致泵道彎頭、閥門、T 型管等的泄漏乃至損壞。隨著油氣開采的持續(xù)進(jìn)行，開采原油含量逐漸減少，相反的是，原油中顆粒型固體雜質(zhì)的含量逐漸增多，從一步加劇了沖刷侵蝕現(xiàn)象，影響管線的完整性，造成巨大的工程安全隱患，往往會(huì)導(dǎo)致無預(yù)警下的油氣泄漏事件、嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失甚至生態(tài)環(huán)境污染。上，一旦管線系統(tǒng)出現(xiàn)侵蝕破壞，修復(fù)這樣一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的費(fèi)用和后果往往以接受的。

[25]為了研究環(huán)狀流通過垂直-水平方向的90度彎管在45度位置時(shí)液膜厚度的分布情況，開展了物理實(shí)驗(yàn)并觀察到環(huán)狀流液膜厚度的分布規(guī)律。從圖1-3可以觀察到[25]，液膜在管壁內(nèi)側(cè)比在管壁外側(cè)要厚些。圖 1-3 彎管環(huán)狀流液膜分布近年來，國內(nèi)一些學(xué)者也開始關(guān)注環(huán)狀流理論模型與數(shù)值模型的建立。王新軍等[26]通過激光衍射技術(shù)研究了水平向氣液環(huán)狀流攜帶液滴的粒徑分布特性，并分析了氣體速度、液相折算雷諾數(shù)對(duì)液滴粒徑的影響。李玉星等[27]基于環(huán)狀流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，分析了環(huán)狀流液膜形成的機(jī)理，指出了形成液膜的基本條件，并分析了管道傾角對(duì)液膜性質(zhì)的影響。趙建福等[28]利用雙重小波包分解算法，把實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)到的環(huán)狀流液膜厚度信號(hào)分成相干分量及非相干分量，對(duì)微重力氣液環(huán)狀

天津大學(xué)碩士學(xué)位論文環(huán)狀流中液滴不再發(fā)生霧化過程和返回過程入氣芯區(qū)，亦不再有氣芯區(qū)的液滴進(jìn)入液環(huán)狀流管道的中軸線處，砂粒的比例和液相的霧化系數(shù)來估算氣芯區(qū)砂粒的輸沙率；的數(shù)值模型只對(duì)氣芯區(qū)內(nèi)氣體、霧化的液滴動(dòng)情況進(jìn)行直接模擬。液膜對(duì)砂粒速度的緩實(shí)現(xiàn)；FD 侵蝕預(yù)測(cè)模型中，假設(shè)液膜厚度在管道厚度不發(fā)生變化，如圖 2-2 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2825159