摘要：选取新疆岩蜥为典型动物,以形态、结构、材料作为因素设计仿生耦合试样,通过喷砂试验检验耦合试样表面的冲蚀磨损特性。喷砂试验选用粒径为1000μm的Al2O3颗粒为磨料,对LY12硬铝合金与45#钢为基底的仿生耦合试样进行试验。结果表明,在冲蚀时间为180 s,入射角为30°,入射距离为200 mm,空气压力为0.4 MPa条件下,耦合试样耐冲蚀磨损性能较对照试样提高18.7%。耦合试样特征因子最优组合为以LY12硬铝合金为基底材料,非光滑单元形态的形状为圆形凹坑、直径为3 mm,单元间距为6 mm的规则分布,表面涂层(Al2O3+13%TiO2)厚度为100μm。

摘要：采用OKA磨损模型预测冲蚀情况并用Fluent软件计算磨损率。运用相似理论,根据现场压裂实际使用的喷砂器结构,设计用于实验测量的喷砂器实验装置,建立激光多普勒测试系统(LDA),对喷砂器内部流场进行测量,并与流场模拟结果进行对比,LDA实验结果和流场模拟结果吻合较好。流场和磨损分析结果表明:携砂压裂液进入导压主体时形成了两个对称的涡流,喷砂器内部的支撑剂分布不均匀,对喷砂器内套的中部和后部造成了严重磨损,模拟得到的喷砂器冲蚀磨损形貌与现场施工后的磨损形貌基本一致;随着流量的增加,磨损率急剧增加,与含砂量相比,流量是影响磨损率的主要因素。

摘要：在混凝土泵送过程中,不可避免会对输送管产生磨损。针对混凝土输送管的易磨损部位进行模拟预测,通过Fluent对三种空间位置状态下的混凝土输送管建立三维模型,对输送管在实际运行时的管道弯折情况进行模拟分析。通过分析磨损率、堆积率云图,确定了3种常见弯折情况下的S型输送管在混凝土输送过程中的磨损程度和最易磨损部位,发现90°弯折的S型管磨损程度最大,随着弯折角度的改变,最易磨损位置也相应发生了改变,即0°弯管的磨损主要集中在La、Lb连接处外侧面,45°弯管的磨损主要集中在La、Lb连接处及Lb外侧面,90°弯管的磨损主要集中在Lb外侧面。通过对混凝土输送管磨损位置的模拟预测,为相似管道形式的磨损研究及优化设计提供参考,以期在实际工程中减少耗材。

摘要：针对目前风沙环境下混凝土壁面从不同风速和风向上存在冲蚀磨损差异性,采用RNG k-ε湍流模型结合离散相(DPM)模型耦合求解,建立了风沙两相流作用下混凝土壁面的冲蚀磨损数值模型。对比混凝土立方体模块的物理冲蚀磨损实验数据,验证了该模型具有较好的准确性和可靠性。后续围绕混凝土表层形态优化设计,详细分析了凸条壁面冲蚀磨损的形成和发展机制,同时深入探讨了凸条数量、间距等相关因素对冲蚀磨损的影响。结果表明,风沙流速度越大,凸条壁面的冲击作用越明显,冲蚀磨损越严重;入射角度越大,凸条壁面的微切削作用越明显,抗冲蚀磨损效果也越好。

摘要：针对压裂球座锥段处冲蚀磨损严重将影响滑套的开启和压裂施工正常进行的问题,基于固液两相流和冲蚀理论,建立了压裂球座冲蚀模型,分析了球座冲蚀磨损原因。采用控制变量法,分析了压裂液排量、颗粒浓度、颗粒直径、黏度对球座冲蚀磨损的影响。通过分析可知:随着压裂液排量和颗粒浓度的增加,球座冲蚀速率增大;随着颗粒直径和黏度的增加,球座冲蚀速率减小。为减少球座冲蚀磨损,分析了不同锥角和结构形式的球座锥段冲蚀速率;得出锥角在20°~30°范围内最为合理,锥段为凹面结构和双角度结构的球座,其冲蚀速率都较小。分析结果对水平井投球滑套分段压裂技术的改进和现场压裂施工具有指导意义。

摘要：针对常规直角弯头容易产生冲蚀失效的问题,设计了一种带有缓冲腔的新型直角弯头。运用Fluent软件对比分析常规直角弯头和新型直角弯头两种弯头的内部流场和冲蚀情况,结果显示新型直角弯头相较于常规直角弯头具有更好的耐冲蚀性能。在相同工况下,新型直角弯头冲蚀区域面积大大减少,同时降低了最大冲蚀率。新型直角弯头的结构便于在冲蚀较严重的倒角处喷涂耐磨涂层,提高圆角处的耐冲蚀性能,从而进一步延长弯头整体的使用寿命。

摘要：针对目前液固两相流冲蚀磨损试验装置存在实际冲角误差大、浆体浓度不均匀等问题,研制了一种旋转式冲蚀磨损试验装置。该装置允许的冲角范围为0°～90°,冲击速度为0～28.5m/s连续可调,利用搅拌叶片和导流槽实现不同冲击速度下浆体浓度的均匀性,具有速度稳定、可同时测试8个不同冲角下的试样、操作方便等特点。对低碳钢在不同冲击速度和冲角下的试验表明,所测得试验数据误差在6.8%以内,冲蚀磨损规律与经典结论一致。因此,该装置有望作为一种准确可靠的冲蚀磨损试验研究新平台而应用于耐冲蚀磨损优化设计和寿命预测等领域。

摘要：潜油电泵应用于出砂油井时,砂粒对离心泵叶轮磨损严重,导致增压性能降低,甚至机组失效。为了明确叶轮磨损规律,优化叶轮结构参数,开展了含砂条件叶轮磨损特性仿真分析。建立了全尺寸离心泵几何模型,利用六面体结构化网格进行网格划分,基于CFD数值模拟技术,优选RNG k-ε湍流模型和离散相模型模拟固-液两相流场,以冲蚀磨损率为评价指标,通过SIMPLEC算法进行求解。实验采用正交设计方法,解决多因素敏感分析的交互影响。结果表明:出口宽度对叶轮磨损影响最大,叶包角、入口宽度和叶片数次之,出口宽度越大,冲蚀磨损率越小。最优叶轮结构参数为出口宽度21.1 mm、叶包角90°、叶片数10、入口宽度13.6 mm,相比于原泵型叶轮结构,新叶轮几何形态更发散。研究成果对同类油井泵型选择提供了参考依据,也为潜油电泵制造商开展防砂优化设计提供了理论支撑。

摘要：在分析火炮反后坐装置原理和冲蚀磨损发生机制的基础上,根据某火炮驻退机结构特征建立二维简化模型,基于FLUENT中DPM液固两相流模型及RNG k-ε湍流模型对驻退机后坐过程中复杂流场特性进行数值模拟,得到不同时刻内部腔室压力、速度和涡流黏度云图,并描绘出冲蚀颗粒的运动轨迹。通过间接计算得到的结果,验证该数值模拟方法能够较为真实地描述驻退机内部复杂两相流场流动情况,为驻退机冲蚀磨损分析和结构优化设计提供参考。

摘要：液固多相流冲蚀磨损会严重影响管道的使用寿命。以某输油管线设计为研究对象,运用Fluent软件中的Mixture-DPM双向耦合模型研究低浓度颗粒的油水多相流管道流场变化,分析集输管线整体冲蚀速率分布,得到了不同管件冲蚀磨损较严重的区域。为了进一步研究冲蚀磨损的影响因素,选取3种不同的入口流速及原油含水率进行综合对比分析,结果表明:不同管件的冲蚀磨损区域各不相同;90°弯管磨损区域主要集中在外拱壁面,三通管磨损区域主要位于下支管右壁面,渐缩管磨损区域主要位于喉部区域及出口处,盲三通在盲端1/3处形成小型旋涡,且磨损区域主要位于盲端与下支管相贯线区域以及下支管右壁面处;冲蚀速率随入口流速的增加呈指数型增长,指数系数为1.89;随原油含水率增加,冲蚀速率呈倒"U"形变化,当含水率为20%时,冲蚀速率达到最大值。