摘要：目的针对钾盐输送过程中钾盐颗粒对设备造成的冲蚀磨损问题,以及具有较好可溶性和吸湿性的钾盐易黏附于金属设备,从而造成的腐蚀和堵塞问题,将耐冲蚀磨损、耐腐蚀的高分子复合材料与耐冲蚀磨损仿生结构相结合对冲蚀关键零件进行设计,以提高散料输送过程中相关部件表面的耐冲蚀磨损性能和防黏附性能。方法利用自备的疏水二氧化硅对环氧树脂进行增韧处理,结合贝壳表面肋条结构及鲨鱼表皮盾鳞的特殊排列方式对冲蚀表面进行仿生设计,再利用翻模法在增韧环氧树脂表面制备耐冲蚀仿生结构,完成接触角的测量,以及表面耐磨性、表面硬度、耐冲蚀磨损性能等测试,探究疏水二氧化硅颗粒质量分数、仿生结构对环氧树脂综合性能的影响。结果增加疏水二氧化硅的含量,可以提高试样的疏水性;相较于无仿生结构试样,贝壳/鲨鱼复合仿生结构试样的耐磨性能更强,其质量损失率由0.22%降至0.072%。同时,在疏水二氧化硅的质量分数为4%时,冲蚀率最低,仅为1.4%。结论疏水二氧化硅的质量分数为4%的增韧环氧树脂贝壳/鲨鱼仿生结构试样的综合性能最优,其疏水性、耐磨性、耐冲蚀性能均得到提升。

摘要：煤炭地下气化时,井下高温高压气体携带大直径的煤粉颗粒对节流工具造成严重的冲蚀磨损。为此,设计了双节流孔结构的井下节流工具,并结合高温冲蚀磨损试验结果对DNV(Det Norske Vertitas)冲蚀预测模型进行参数修正。开展了井下节流工具气固两相流冲蚀磨损数值模拟,研究高温条件下不同气体速度、不同颗粒质量流量及不同颗粒直径对节流工具的冲蚀磨损规律。研究结果表明:节流工具壁面冲蚀磨损区域随着气体流速的增大沿节流孔呈现环形分布;颗粒直径为5 mm,质量流量为7.5×10^(-4) kg/s,气体速度为20 m/s时,其对应的节流工具壁面冲蚀磨损速率最大。所得结论可为延长节流工具的安全服役年限、降低管线破损及爆炸的风险以及提高煤炭地下气化开采的经济性提供指导。

摘要：为减小弯管的冲蚀磨损,改进普通弯管结构形成弧形、梯形和矩形弯管,利用Fluent中DPM模型、湍流模型和冲蚀磨损模型对4种弯管进行数值模拟计算。结果显示:弧形、梯形和矩形弯管的抗冲蚀性能较普通弯管分别提高14.54%、3.73%、12.38%,4种弯管的冲蚀分布均呈现椭圆形和V形形貌,冲蚀磨损相比于普通弯管明显减轻;4种弯管的最大冲蚀速率随流速、含砂量的增加而增加,但冲蚀区域不随流速、含砂量的变化而变化,不论流速、含砂量为何值,弧形弯管最大冲蚀速率排列间隔>弧形底长;弧形弯管抗冲蚀性能最佳组合为弧形底长3 mm、弧形高度2 mm、排列间隔3 mm,抗冲蚀性能较普通弯管提高22.60%。该结果可为弯管的冲蚀防护和结构设计提供新思路。

摘要：对潜油泵在工作时的冲蚀和磨损现象开展了数值模拟,计算了不同颗粒粒径、颗粒含量和潜油泵转速下的冲蚀速率。结果表明:主要冲蚀区域集中在叶片上缘,随着金属颗粒尺寸和含量的增加,潜油泵各部件的平均冲蚀率也会增加。此外,在相同冲蚀条件下,整个叶轮表面的冲蚀分布呈现出不对称性,每个叶片的冲蚀形态和冲蚀速率都具有差异;蜗壳受到冲蚀的区域在周向上的分布角度一般不超过180°。当叶轮转速由900 r/min提高到1500 r/min时,叶轮的平均冲蚀速率会增大6倍。所得结论可为潜油泵的杂质监测设计和故障预警方案提供参考。

摘要：基于实验和CFD-DPM模型分析对烧结除尘系统中90°弯管管壁的冲蚀磨损进行研究,分析粉尘质量浓度、管道流速、颗粒直径、管道弯径比及管道直径对弯管冲蚀率的影响,将模拟结果与实验值进行验证,模拟结果与实验数据吻合良好,表明模拟结果基本可信。结果表明:弯管最大冲蚀速率随粉尘质量浓度的增加而线性增长,且粉尘质量浓度不同时,冲蚀率最大位置基本相同,主要集中在50°~70°;弯管最大冲蚀率随管道流速增加且表现为指数函数增长,当管道流速大于15 m/s时,冲蚀率增大趋势明显;随着粉尘粒径的增加,弯管的最大冲蚀率增大,但当颗粒直径大于150μm时,最大冲蚀率的增加速率随粒径增加而降低;冲蚀率随弯径比增大呈减小趋势,壁面冲蚀率随管径增大而减小。该研究结果可为弯管冲蚀耐磨研究和工程设计提供理论参考。

摘要：为了研究泥浆射流泵的冲蚀磨损特性,基于欧拉-拉格朗日方法对泥浆射流泵内部的固液两相流动开展了数值模拟,重点对泥浆射流泵内部液固两相流的冲蚀磨损规律进行了研究。结果表明:泥浆射流泵喉管进口和喉管中后段是产生冲蚀磨损的主要部位,吸入室和扩散管未产生明显冲蚀磨损。颗粒质量流量从1 kg/s增大到1.8 kg/s时,泥浆射流泵最大冲蚀速率增大了93.7%;泥浆流速从2 m/s增大到5 m/s时,最大冲蚀速率增大了11.48倍;颗粒直径从200μm增大到450μm时,最大冲蚀速率先减小后增大。相较于颗粒质量流量和颗粒直径,泥浆流速对射流泵内表面的冲蚀磨损影响更大,但产生冲蚀磨损的主要部位不会随泥浆流速、颗粒质量流量和颗粒直径发生明显改变。研究成果可为射流泵的设计提供参考。

摘要：为探究天然气携砂在缩扩管处气固两相流冲蚀磨损机理,采用计算流体动力学—离散单元法(Computational Fluid Dynamics-Discrete Element Method, CFD-DEM)耦合方法,建立了CFD-DEM模型,分析了粒径、颗粒质量流率、缩扩管管径比、连续相流速对缩扩管冲蚀磨损的影响。研究表明,粒径和最大磨损深度成正相关,粒径1.2 mm时最大磨损深度为粒径0.4 mm时的1.7倍。最大磨损深度与颗粒质量流率和连续相流速呈正比关系。随着缩扩管管径比增大,最大磨损深度先减小后增大。最大磨损深度受上述因素的影响会发生不同程度的增大或减小,影响程度从大到小依次为连续相流速、缩扩管管径比、颗粒粒径、颗粒质量流率。模拟结果可为缩扩管优化设计提供思路,降低天然气输运过程中因磨损导致管道泄漏的风险。

摘要：孕镶金刚石钻头通过钻头胎体的持续磨损实现金刚石的自锐和高效破岩。因此,研究金刚石钻头磨损的影响因素及其影响程度和影响机理,对孕镶金刚石钻头的设计和使用非常重要。本次研究探讨了岩石物理力学性质、钻头胎体性能和钻进工艺参数等因素对孕镶金刚石钻头磨损过程和磨损机理的影响。分析表明,对钻头磨损最为显著的影响因素是岩石中的硬质颗粒导致的磨粒磨损,其次是钻头胎体与岩粉之间的粘着磨损,以及冲洗液中岩粉颗粒导致的冲蚀磨损。在此基础上,以不同硬度的钻头胎体摩擦磨损试验结果为例,探讨了钻头胎体性能及其内部硬质点对钻头磨损的影响机理。该研究成果可为科学设计与合理使用孕镶金刚石钻头提供依据。

摘要：高原、沙漠和沿海等服役环境中不同粒径的砂粒不可避免地对涡轴发动机压气机叶片造成冲蚀磨损,破坏叶片叶型和动力学特性,严重危及涡轴发动机使用寿命和直升机飞行安全。基于Finnie冲蚀磨损理论推导了颗粒对金属表面的磨损率表达式,分析颗粒粒径对材料冲蚀磨损率的影响,以某型涡轴发动机压气机动叶和静叶为研究对象,设计搭建砂粒冲击速度测试装置和钛合金冲蚀磨损实验装置,通过典型砂粒粒径下冲蚀磨损实验获取磨损率表达式中与靶材材料和冲击速度相关的关键参数,结合气固两相流动力学分析开展砂粒粒径对压气机动叶和静叶冲蚀磨损的影响研究。结果表明:砂粒粒径与冲击速度存在内在关联,材料冲蚀磨损率与砂粒冲击速度呈幂函数关系。实验条件下,砂粒粒径由177μm增至423μm时,其冲击速度平均降低约17%。压气机动叶和静叶的磨损集中区域不随砂粒粒径的改变而变化,但磨损程度差异明显,其中177μm砂粒对动叶和静叶造成的最大冲蚀磨损率浓度值相比423μm砂粒分别增加91%和131%。研究结果为涡轴发动机压气机叶片抗磨损设计提供了理论参考。

摘要：针对钢-混凝土组合梁表面复合涂层在风沙环境中发生冲蚀损伤劣化的问题,制作了两种钢基体复合涂层试件,采用气流挟沙喷射法,研究了风沙侵蚀下复合涂层的冲蚀磨损特征,基于Bitter冲蚀理论建立了复合涂层的冲蚀损伤计算模型,并应用计算流体力学(CFD)的方法和试验数据对该模型进行了验证。结果表明:聚氨酯面漆与环氧云铁中间漆的抗冲蚀性能相近,二者主要起抗风沙冲蚀的作用;当冲蚀角度为60°时,复合涂层的冲蚀磨损量最大,其冲蚀特性介于塑性材料与脆性材料之间,且仿真值与试验值较为接近,验证了该模型的可靠性。