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空间Z形管路液-固两相流冲蚀特性分析 被引量:11
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作者 孙键琳 张忠义 +3 位作者 何彤 石岩 高培鑫 于涛 《液压与气动》 北大核心 2022年第4期34-43,共10页
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... 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。 展开更多
关键词 空间Z形管路 液-固两相流 冲蚀磨损 最大冲蚀率 寿命预测
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π型管的冲刷腐蚀数值模拟 被引量:9
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作者 王彦骅 吴玉国 +1 位作者 张绍川 张婉莹 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期259-266,共8页
目的基于液固两相流体在管道流输的情况,研究π型管在不同影响因素作用下的冲刷腐蚀程度。方法目前对π型管的研究尚少,因此确定模型为π型管。针对输气管道中π型管冲蚀磨损失效的问题,运用Ansys fluent软件中的DPM模型和k-ε模型,针... 目的基于液固两相流体在管道流输的情况,研究π型管在不同影响因素作用下的冲刷腐蚀程度。方法目前对π型管的研究尚少,因此确定模型为π型管。针对输气管道中π型管冲蚀磨损失效的问题,运用Ansys fluent软件中的DPM模型和k-ε模型,针对通入气液两相流介质时,液体中颗粒冲击π型管壁面的问题开展数值模拟研究。运用控制变量(管道进口流速、颗粒质量流量、颗粒直径)的方法,观察不同参数对π型管磨损的影响情况。结果π型管存在A、B两处腐蚀。在一定范围内增加π型管的入口流速,整体最大冲蚀率也发生明显改变,且逐渐递增。在一定范围内增加π型管内固体颗粒粒径,整体最大冲蚀率也发生明显改变,且逐渐减少。在一定范围内增加π型管的质量流量,整体最大冲蚀率也发生明显改变,且逐渐递增。结论A处的腐蚀范围大于B处的腐蚀范围。整体的最大冲蚀率随着流速的增大而增大。速度越大,流体的曳力越强,对腐蚀程度造成的影响越大。整体的最大冲蚀率随着质量流量的增大而增大。速度增长与最大腐蚀率近似可以看成线性增长,存在正相关关系。改变几组不同粒径颗粒的质量流量,观察整体最大冲蚀率与质量流量近似成线性相关,存在正相关关系。整体的最大冲蚀率随着颗粒直径的减少而逐渐减弱。颗粒直径越小,流体所携带的颗粒能力越强,造成的腐蚀程度越强。通过对比分析不同参数腐蚀程度,从而预测出冲蚀最容易发生腐蚀的位置为A、B两个弯头处。 展开更多
关键词 型管 冲蚀磨损 数值模拟 液固两相流 最大冲蚀率
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几种投球滑套球座材料的冲蚀性能试验研究 被引量:7
3
作者 郭岩宝 周玄黎 +1 位作者 王浩 王德国 《石油机械》 北大核心 2019年第3期53-60,共8页
水力喷砂压裂会对投球滑套球座造成很严重的冲蚀磨损,从而导致坐封失效。为此,对35CrMo、42CrMo、45#、球墨铸铁和WC球座材料的冲蚀磨损进行试验研究,得到如下结论:塑性材料的冲蚀率随冲蚀角的变化规律相同,均在30°附近呈现最大值;... 水力喷砂压裂会对投球滑套球座造成很严重的冲蚀磨损,从而导致坐封失效。为此,对35CrMo、42CrMo、45#、球墨铸铁和WC球座材料的冲蚀磨损进行试验研究,得到如下结论:塑性材料的冲蚀率随冲蚀角的变化规律相同,均在30°附近呈现最大值; WC涂层冲蚀率随冲蚀角的增大而增大,在冲蚀角90°时出现最大值,当砂浆质量分数较小时,冲蚀率随砂浆质量分数的增大而增大,在15%附近达到峰值,但当质量分数继续增大时,材料的冲蚀率趋于稳定;在同等试验条件和小冲蚀角情况下,5种球座材料试样的冲蚀率从大到小依次为球墨铸铁、45#、35CrMo、42CrMo、WC,可将WC通过热喷涂工艺喷涂到球墨铸铁表面形成涂层来提高其抗冲蚀性;当冲蚀角小于45°时,45#材料表面的冲蚀破坏形态主要以犁沟为主,当冲蚀角大于45°时,冲蚀破坏形态主要以塑性变形为主;当冲蚀角较小时,WC材料的抗冲蚀性优异,材料表面存在细而浅的犁沟,当冲蚀角变大时,凹坑的数量、面积和深度也变大。研究结果对于压裂作业的正常进行具有重要意义。 展开更多
关键词 投球滑套 压裂球座 冲蚀磨损 冲蚀率 冲蚀角
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基于CFD数值模拟的异面三通管冲蚀磨损规律研究 被引量:6
4
作者 莫丽 刘栖 许先雨 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期41-46,共6页
针对管道在输送过程中,由流体中固态颗粒产生的冲蚀磨损导致的失效问题,通过CFD-DPM模型开展关于不同流速、颗粒直径、含砂体积比和异面管夹角对异面三通冲蚀磨损性能影响的分析。结果表明:三管交汇处的弯面是管道主要发生冲蚀磨损的位... 针对管道在输送过程中,由流体中固态颗粒产生的冲蚀磨损导致的失效问题,通过CFD-DPM模型开展关于不同流速、颗粒直径、含砂体积比和异面管夹角对异面三通冲蚀磨损性能影响的分析。结果表明:三管交汇处的弯面是管道主要发生冲蚀磨损的位置,水平两管弯头上侧管壁处是受损最为严重的部位;在流速2~10 m/s、含砂体积比1%~9%、异面管夹角90°~150°、颗粒直径0.1~0.5 mm时,管道的最大冲蚀率随着流速增大呈指数型增长,冲蚀面积明显扩张;低流速下,含砂体积比对最大冲蚀率影响较弱,高流速下,最大冲蚀率与含砂体积比呈线性正相关;异面管夹角的增大降低了管道对固体颗粒的流动约束性,其冲蚀率呈线性减小;最大冲蚀率随颗粒直径的增大整体呈现平缓上升的趋势,大颗粒产生的冲蚀破坏相比小颗粒更为集中一些。 展开更多
关键词 异面三通管 冲蚀磨损 冲蚀速率 冲蚀模型
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几种热喷涂封严涂层的冲蚀磨损行为研究 被引量:6
5
作者 刘琦峰 章德铭 +2 位作者 程旭莹 刘建明 刘通 《热喷涂技术》 2019年第3期57-62,共6页
抗冲蚀性能是可磨耗封严涂层的重要性能之一。本文采用氧-乙炔火焰喷涂技术,在45#钢基体上分别制备了CuAl复合涂层、NiCr-Al复合涂层和NiCrFe/Al(基)复合涂层。利用自制的冲蚀试验机,研究了三种涂层在不同角度下的冲蚀行为,对冲蚀后涂... 抗冲蚀性能是可磨耗封严涂层的重要性能之一。本文采用氧-乙炔火焰喷涂技术,在45#钢基体上分别制备了CuAl复合涂层、NiCr-Al复合涂层和NiCrFe/Al(基)复合涂层。利用自制的冲蚀试验机,研究了三种涂层在不同角度下的冲蚀行为,对冲蚀后涂层的表面形貌以及截面形貌进行了SEM观察,结果表明:相同工艺参数制备的三种涂层,CuAl复合涂层抗冲蚀性能最好,NiCr-Al复合涂层次之,NiCrFe/Al基复合涂层性能最差,软性材质hBN的加入不利于涂层抗冲蚀性。冲蚀角度对涂层的冲蚀磨损行为特征有显著影响。低冲蚀角度涂层的磨损行为主要表现为显微切削和疲劳剥落;高冲蚀角度时涂层的磨损行为主要表现为片状剥落。 展开更多
关键词 热喷涂 封严涂层 冲蚀磨损 冲蚀数
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基于Fluent有限元模拟的连续弯管冲蚀特性研究 被引量:5
6
作者 陈泽 陈国清 +3 位作者 杨先辉 文宏武 李阳 付雪松 《机械工程师》 2021年第10期60-62,65,共4页
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... 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/(m^(2)·s)。 展开更多
关键词 连续弯管 有限元模拟 冲蚀磨损 最大冲蚀率 平均冲蚀率
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基于气-固两相流喷嘴实验的20G钢冲蚀机理研究
7
作者 邓宽海 程金亮 +4 位作者 林元华 黄耕 刘冰 梅宗斌 秦大伟 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第17期50-61,共12页
目的由天然气管道内壁减薄及穿孔导致的天然气泄漏事故频繁发生,输气管道面临着日益严重的冲蚀磨损问题。针对这一问题需要明确输气管道材料的冲蚀行为及机理,为抗冲蚀材料设计和延长管道使用寿命等工作的开展提供有效支撑。方法基于AST... 目的由天然气管道内壁减薄及穿孔导致的天然气泄漏事故频繁发生,输气管道面临着日益严重的冲蚀磨损问题。针对这一问题需要明确输气管道材料的冲蚀行为及机理,为抗冲蚀材料设计和延长管道使用寿命等工作的开展提供有效支撑。方法基于ASTM-G76测试标准,采取气-固喷嘴冲蚀试验研究方法,利用空气射流冲蚀实验机,开展不同冲击角度和冲击速度下天然气管道材料20G钢的气-固冲蚀实验;采用扫描电子显微镜、激光粒度分析仪等设备分析试样表面冲蚀形貌及特征;采用Ahlert冲蚀模型对实验数据进行拟合,建立20G钢的冲蚀率方程。结果当冲击速度(15~72 m/s)增大时,冲蚀率随之增大。当冲击角度(15°~90°)增加时,冲蚀率随之减小。冲蚀面积随着冲击角度的增加而减小。在低冲击角度下(15°、30°),固相颗粒的“犁削”为主要冲蚀及材料移除机制。在中等冲击角度下(45°、60°),冲蚀机制呈现混合形式,犁削、压实与开裂共同作用于材料表面。在高冲击角度下(75°、90°),以压实和开裂为主要冲蚀及材料移除机制。结论在气固两相流作用下,20G钢的冲蚀磨损过程符合典型的塑性材料冲蚀规律。颗粒冲击速度不会直接影响冲蚀机制,颗粒冲击能量的变化是影响冲蚀率的主要因素。建立了适用于天然气管道材料抗冲蚀性能对比和CFD冲蚀模型的冲蚀速率方程。 展开更多
关键词 冲蚀磨损 20G钢 冲蚀机理 气固两相流 冲蚀速率方程 冲蚀试验
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镍-铬基及其复合涂层的冲蚀磨损性能研究 被引量:5
8
作者 朱二雷 汪刘应 刘顾 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2011年第16期131-133,136,共4页
采用超音速电弧喷涂技术和微弧等离子喷涂技术,在45钢基体上分别制备了Ni-Cr基复合涂层和Ni-Cr/ZrO2梯度涂层。研究了涂层的冲蚀磨损性能,并对涂层的冲蚀磨损形貌及冲蚀磨损机理进行了分析。结果表明,随着冲蚀角度的增大,Ni-Cr基复合涂... 采用超音速电弧喷涂技术和微弧等离子喷涂技术,在45钢基体上分别制备了Ni-Cr基复合涂层和Ni-Cr/ZrO2梯度涂层。研究了涂层的冲蚀磨损性能,并对涂层的冲蚀磨损形貌及冲蚀磨损机理进行了分析。结果表明,随着冲蚀角度的增大,Ni-Cr基复合涂层与Ni-Cr/ZrO2梯度涂层的冲蚀率都呈现先增加后减小的趋势,并且大约在60°冲蚀角时,冲蚀率达到最大值。 展开更多
关键词 镍-铬涂层 梯度涂层 冲蚀磨损 冲蚀率
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大弯径比挠性弯管内气固两相流冲蚀特性研究 被引量:4
9
作者 霍志远 王跃社 苏敏文 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期434-442,共9页
以90°大弯径比挠性弯管为研究对象,基于离散相模型和General冲蚀模型,利用Fluent数值仿真软件,开展不同工况下气相进口速度、夹带固体颗粒质量流量、弯管肋条及弯径比等影响因素对弯管内气固两相流冲蚀特性的数值模拟研究。研究结... 以90°大弯径比挠性弯管为研究对象,基于离散相模型和General冲蚀模型,利用Fluent数值仿真软件,开展不同工况下气相进口速度、夹带固体颗粒质量流量、弯管肋条及弯径比等影响因素对弯管内气固两相流冲蚀特性的数值模拟研究。研究结果表明:弯管纵切面气固两相流场速度分布存在分离现象;弯管的最大冲蚀速率随气相进口速度的增长呈指数关系,随颗粒质量流量的增长呈线性关系,随肋条数目的增长先减小后略微增大最后趋于稳定;大弯径比弯管内部流场二次流强度小且肋条的存在使弯管的耐冲蚀性能得到一定的提升;弯管冲蚀最严重区域发生在弯管沿流动方向偏转26°左右夹角的区域且呈现出V型冲蚀形貌,这种现象是由于弯管处独特的颗粒运动轨迹决定的;在弯管沿流动方向60°~80°夹角范围内出现沟槽状冲蚀形貌,它是由于颗粒在弯管内的二次及多次碰撞。 展开更多
关键词 冲蚀磨损 气固两相流 颗粒轨迹 最大冲蚀速率
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高速固体颗粒冲击下30CrMo钢的冲蚀机理测试研究 被引量:2
10
作者 刘冰 刘旭 +4 位作者 邓宽海 林元华 周念涛 梅宗斌 李双贵 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期135-145,共11页
目的随着中国西北部地区油气勘探开发难度不断增加,钻井井控装置的节流管汇面临日益严重的高速颗粒冲蚀磨损问题,为有效支撑节流管汇的冲蚀预测、结构优化以及防冲蚀措施制定等工作的开展。方法依据标准ASTM-G76,采用气-固喷嘴冲蚀试验... 目的随着中国西北部地区油气勘探开发难度不断增加,钻井井控装置的节流管汇面临日益严重的高速颗粒冲蚀磨损问题,为有效支撑节流管汇的冲蚀预测、结构优化以及防冲蚀措施制定等工作的开展。方法依据标准ASTM-G76,采用气-固喷嘴冲蚀试验法,使用空气射流冲蚀试验机,开展了节流管汇材料30CrMo钢的冲蚀试验,并利用三维显微镜、扫描电镜(SEM)等设备,对试验结果进行了失重分析、三维轮廓分析和微观形貌分析。结果冲蚀速率随冲击角(15°~90°)增加而减小,随颗粒冲击速度(107~149 m/s)增加而增大;冲蚀面积随冲击角增加而减小,几乎不随颗粒冲击速度变化;冲蚀深度随冲击角增加而先增大后减小(在60°冲击角附近最大),随颗粒冲击速度增加而增大;30CrMo钢的冲蚀机制受冲击角影响,不受颗粒冲击速度影响;在低冲击角(15°、30°)下以犁削机制为主,在中等冲击角(45°)下以犁削、压实与开裂的混合机制为主,在高冲击角(60°、90°)下则以压实与开裂机制为主。结论高速固体颗粒冲击下30CrMo钢的材料移除过程为典型的塑性材料冲蚀行为;冲击角通过冲蚀机制影响冲蚀速率,颗粒冲击速度通过颗粒冲击能量影响冲蚀速率;建立了30CrMo钢的冲蚀速率方程,可直接用于材料抗冲蚀性能的横向对比或冲蚀CFD模型建立及仿真模拟;提升材料耐冲蚀性能及降低磨料质量分布密度可以减小冲蚀深度。 展开更多
关键词 冲蚀磨损 30CrMo 冲蚀试验 气固两相流 冲蚀速率方程 冲蚀机理
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不同试验参数下铝锰基复合材料冲蚀磨损性能研究 被引量:4
11
作者 代廷海 刘炳 +1 位作者 张东芹 方佳 《铸造技术》 CAS 北大核心 2010年第8期1017-1020,共4页
采用MSN型冲蚀磨损试验机,在不同磨粒粒度和不同冲蚀速度下,对铝锰合金和三氧化二铝颗粒增强铝锰基复合材料进行冲蚀磨损试验,对试验材料失重、抗冲蚀磨损性能、微观失效表面形貌进行了分析。结果表明,三氧化二铝颗粒增强铝锰基复合材... 采用MSN型冲蚀磨损试验机,在不同磨粒粒度和不同冲蚀速度下,对铝锰合金和三氧化二铝颗粒增强铝锰基复合材料进行冲蚀磨损试验,对试验材料失重、抗冲蚀磨损性能、微观失效表面形貌进行了分析。结果表明,三氧化二铝颗粒增强铝锰基复合材料较铝锰合金有较好的抗冲蚀磨损性能;材料的磨损失重率与磨粒粒度的关系并不是简单的单调曲线,而是随着磨粒粒度的增大呈先增大后减小;材料在较高冲蚀速度下抗冲蚀能力较低;影响材料抗冲蚀磨损能力的参数众多并且起主导作用的参数不止一个,本次试验中,磨粒的粒度和冲蚀速度共同决定了冲蚀磨损的强度。 展开更多
关键词 铝锰基复合材料 冲蚀磨损 磨粒粒度 冲蚀速度
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液固两相流对高压活动弯头的冲蚀磨损研究
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作者 闫冲冲 华剑 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期132-140,共9页
为探究水力压裂作业中各因素对活动弯头的冲蚀磨损规律,基于液固两相流理论,利用FLUENT软件研究压裂液流速、颗粒质量流量、颗粒直径、安装角度、公称直径、连接长度、曲率半径对活动弯头冲蚀速率的影响。结果表明:活动弯头易冲蚀区域... 为探究水力压裂作业中各因素对活动弯头的冲蚀磨损规律,基于液固两相流理论,利用FLUENT软件研究压裂液流速、颗粒质量流量、颗粒直径、安装角度、公称直径、连接长度、曲率半径对活动弯头冲蚀速率的影响。结果表明:活动弯头易冲蚀区域主要集中在弯头外侧,其最大冲蚀速率和平均冲蚀速率随流速、颗粒质量流量、颗粒直径的增大而增大,随安装角度、公称直径的增大整体上逐渐减小,安装角度位于90°~180°时,最大冲蚀速率和平均冲蚀速率较小且变化平缓;随曲率半径的增大,最大冲蚀速率整体上先减小后增大,平均冲蚀速率逐渐减小;连接长度对最大冲蚀速率和平均冲蚀速率的影响较小。研究表明,压裂液流速是导致冲蚀速率增加的主要因素,通过合理调整压裂液流速可以大大降低活动弯头的冲蚀磨损。该研究结果可为活动弯头的现场使用、冲蚀防护、结构改进及优化提供参考。 展开更多
关键词 压裂液 液固两相流 冲蚀磨损 活动弯头 冲蚀速率 数值模拟
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钛合金弯管的冲蚀模拟及其仿生优化设计
13
作者 席凯凯 葛鹏 +1 位作者 赵亮 杨一鸣 《有色金属加工》 CAS 2024年第5期38-45,67,共9页
针对冲蚀磨损及腐蚀导致的弯管刺漏、破裂等问题,文章以钛合金弯管为例,通过有限元模拟软件分析了弯曲角度、曲率半径、流体速度、粒径和质量流量对弯管最大冲蚀速率的影响规律。模拟结果表明,弯管易冲蚀磨损的区域主要分布在弯头的内... 针对冲蚀磨损及腐蚀导致的弯管刺漏、破裂等问题,文章以钛合金弯管为例,通过有限元模拟软件分析了弯曲角度、曲率半径、流体速度、粒径和质量流量对弯管最大冲蚀速率的影响规律。模拟结果表明,弯管易冲蚀磨损的区域主要分布在弯头的内壁面外侧区域,且随着弯曲角度的增加,易冲蚀区域的位置逐渐向出口靠近;最大冲蚀速率整体随曲率半径的增大而减小;最大冲蚀速率的变化对低速流体的流速更敏感;粒径对最大冲蚀速率的影响是由砂粒质量和砂粒数量两者共同决定的,且粒径的变化不会改变易冲蚀区域的位置;最大冲蚀速率随质量流量的增大而增大,最终趋于平缓。最后从仿生学角度出发,以自然界的沙漠红柳树皮为仿生原型,对易冲蚀磨损部位进行结构优化,以期延长钛合金弯管的使用寿命。 展开更多
关键词 钛合金弯管 腐蚀 磨损 最大冲蚀速率 仿生
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挖掘机多路阀阀口冲蚀磨损研究 被引量:3
14
作者 高泽坤 潘鑫 +1 位作者 罗一牛 李世振 《液压与气动》 北大核心 2022年第9期1-13,共13页
针对挖掘机多路阀阀口易发生冲蚀磨损导致性能下降及失效的问题,以回转联作为研究对象,建立了以DPM离散相模型和Edwards冲蚀模型为基础的计算模型,并通过Fluent软件模拟了不同流量、阀口开度和颗粒属性下的阀口冲蚀磨损情况,针对发生冲... 针对挖掘机多路阀阀口易发生冲蚀磨损导致性能下降及失效的问题,以回转联作为研究对象,建立了以DPM离散相模型和Edwards冲蚀模型为基础的计算模型,并通过Fluent软件模拟了不同流量、阀口开度和颗粒属性下的阀口冲蚀磨损情况,针对发生冲蚀磨损最严重的阀芯区域,分析并得到了冲蚀磨损分布和冲蚀磨损率随流量、阀口开度和颗粒属性的演化规律。结果表明:阀口的冲蚀磨损情况会随流量、阀口开度和颗粒属性的变化而规律变化,对于阀芯部位,磨损面积会随阀口开度变小而变小、随流量增大而增大;开度减小和流量的增加会引起阀芯冲蚀磨损率增大,其中冲蚀磨损率对阀口开度的变化较为敏感,在小开度情况下会出现磨损率的大梯度变化情况,而流量则对冲蚀磨损率影响较为平缓;当固体颗粒在油液中的质量一定时,颗粒直径的变化对阀芯冲蚀磨损率有较大影响。 展开更多
关键词 多路阀 冲蚀磨损 阀口开度 流量 颗粒属性 冲蚀磨损率
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天然气水合物喷射破碎压控滑套冲蚀磨损特性研究 被引量:3
15
作者 唐洋 何胤 +1 位作者 姚佳鑫 孙鹏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期254-260,270,共8页
目的研究天然气水合物开采过程中,钻井液对喷射破碎压控滑套冲蚀磨损的影响规律及主要影响因素。方法基于欧拉-拉格朗日算法的DPM模型,建立了滑套冲蚀磨损数值分析模型,预测了压控滑套在使用过程中易发生冲蚀磨损的区域。探究了不同的... 目的研究天然气水合物开采过程中,钻井液对喷射破碎压控滑套冲蚀磨损的影响规律及主要影响因素。方法基于欧拉-拉格朗日算法的DPM模型,建立了滑套冲蚀磨损数值分析模型,预测了压控滑套在使用过程中易发生冲蚀磨损的区域。探究了不同的钻井液粒径、入口液相流速、质量流量及封堵块位置的变化,对冲蚀磨损过程的影响规律。结果压控滑套的易冲蚀区域为封堵块面、过流通道口、内壁面三个位置。在控制单因素变量条件下,易冲蚀区域最大冲蚀率和冲蚀面积随着粒径增大而增大,粒径从0.1 mm增大到1.1 mm时,易冲蚀区域平均最大冲蚀率增大了63.4倍,并在不同粒径段呈现不同变化趋势。随着封堵块与滑套距离减小,易冲蚀区域平均最大冲蚀率增加,距离从50 mm降低到5 mm时,平均最大冲蚀率增大了3.8倍,并在不同的距离段呈现不同变化趋势;同时随着封堵块与滑套距离减小,内壁面的冲蚀面积降低明显,封堵块和过流通道冲蚀面积没有显著变化。随着入口流速和流体质量流量的增加,易冲蚀区域最大冲蚀率呈现指数增加,流速从6 m/s增大到14 m/s时,易冲蚀区域平均最大冲蚀率增大了9.5倍,流体质量流量从0.001 kg/s增大到0.007 kg/s时,易冲蚀区域平均最大冲蚀率增大了5.6倍,但冲蚀面积都没有显著变化。结论滑套封堵块面、过流通道和内壁面最易发生冲蚀破坏。冲蚀颗粒直径应该小于0.3 mm为宜,封堵块与滑套距离应该大于30 mm,同时入口流速和质量浓度越小,冲蚀情况越好。综合最大冲蚀率数值及增长倍数分析,粒径是冲蚀率增长的主要因素。该研究为喷射破碎压控滑套的设计和应用提供了指导意义。 展开更多
关键词 天然气水合物 压控滑套 固态流化开采 冲蚀磨损 冲蚀率 数值模拟
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多冲击角度下Cr_(3)C_(2)-kNiCr涂层的冲蚀磨损行为 被引量:2
16
作者 李燕乐 徐同明 +4 位作者 李方义 李剑峰 鹿海洋 杜际雨 戚小霞 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第13期343-352,共10页
利用行星式球磨机和超音速火焰喷涂设备制备了6组Ni Cr含量分别为25%、40%、55%、70%、85%和100%的Cr_(3)C_(2)-k Ni Cr涂层,采用冲蚀磨损试验系统测试了各涂层在低、中、高冲击角度下的冲蚀率,并观察了涂层表面的冲蚀磨损特征。采用纳... 利用行星式球磨机和超音速火焰喷涂设备制备了6组Ni Cr含量分别为25%、40%、55%、70%、85%和100%的Cr_(3)C_(2)-k Ni Cr涂层,采用冲蚀磨损试验系统测试了各涂层在低、中、高冲击角度下的冲蚀率,并观察了涂层表面的冲蚀磨损特征。采用纳米压痕测试仪、断裂韧性测试仪和维氏硬度仪等设备测试了6组涂层的弹性模量、断裂韧性和维氏硬度。测试分析了涂层的截面形貌和孔隙率,分析了粉末的微观形貌、粒度和成分。结果表明,各涂层内、层间和界面质量好,孔隙率低至0.46%以下;各粉末球形度好、粒度分布均匀性和一致性好、元素分布均匀;随着Ni Cr含量增大,各涂层的显微硬度和弹性模量稳定减小,断裂韧性稳定增大;随着Ni Cr含量的增加,Cr_(3)C_(2)-k Ni Cr涂层的冲蚀磨损行为及特征由典型脆性材料逐渐转为典型塑性材料,低冲击角度下抗冲蚀性能逐渐劣化,而高冲击角度下逐渐增强;低、高冲击角度下抗冲蚀磨损的机制分别是高硬度抵抗冲蚀粒子的切入和高韧性通过塑性变形吸收法向冲击能量。因此,可通过调控Cr_(3)C_(2)-k Ni Cr涂层中Ni Cr含量来适用不同冲击角度下金属陶瓷涂层的抗冲蚀性能需求。 展开更多
关键词 超音速火焰喷涂 Cr_(3)C_(2)-kNiCr涂层 冲蚀磨损 冲击角度 冲蚀率
原文传递
防磨涂料耐冲蚀磨损性能的试验研究 被引量:1
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作者 赵宪萍 孙家庆 +2 位作者 徐开义 阮中坚 邓剑华 《上海机械学院学报》 1994年第1期83-89,共7页
本文对4种防涂料及20#碳钢进行厂耐冲蚀磨损性能的试验研究.根据理论研究及分析,确定了计算相对磨损量的数学模型.通过试验数据的回归处理,分别获得其重量相对磨损率与体积相对磨损率的计算公式.由4种涂料的耐磨性能分析及与... 本文对4种防涂料及20#碳钢进行厂耐冲蚀磨损性能的试验研究.根据理论研究及分析,确定了计算相对磨损量的数学模型.通过试验数据的回归处理,分别获得其重量相对磨损率与体积相对磨损率的计算公式.由4种涂料的耐磨性能分析及与20#碳钢的相对比较,发现其中一种涂料的耐磨性能明显高于20#碳钢,而且便于制造与维护,具有较高的实用价值.对燃用高灰分燃料的电站锅炉(或其他行业)具有良好的应用前景. 展开更多
关键词 防磨涂料 磨损 耐磨性 试验
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水源含沙喷灌对折射式喷头冲蚀磨损规律研究 被引量:1
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作者 李俊龙 李杰 张以升 《节水灌溉》 北大核心 2023年第7期84-89,共6页
引黄喷灌水源含沙量大,容易造成冲蚀磨损导致喷头结构变形,进而引起喷灌系统灌溉质量的降低。为了研究折射式喷头的冲蚀磨损规律,采用室内试验与数值仿真相结合的方法,对不同工况下的冲蚀位置和冲蚀速率进行分析,验证了数值模拟具有较... 引黄喷灌水源含沙量大,容易造成冲蚀磨损导致喷头结构变形,进而引起喷灌系统灌溉质量的降低。为了研究折射式喷头的冲蚀磨损规律,采用室内试验与数值仿真相结合的方法,对不同工况下的冲蚀位置和冲蚀速率进行分析,验证了数值模拟具有较高的准确性,在此基础上,采用回归分析的方法,分别研究了锥角高度、流道长度与进口流速、含沙量和喷灌历时的关系。结果表明,喷头的冲蚀主要集中于蓝色喷盘的锥角处、流道与分水台凸起处;喷头的冲蚀速率随进口流速增大而增加;随着喷灌历时的增加,喷盘锥角高度不断下降,当进口流速从9.87 m/s增加到21.65 m/s时,48 h喷灌时间内喷盘锥角高度从2.80 mm分别下降到2.48、2.39、2.32、2.25和2.23 mm,最大下降幅度为20.36%;随着进口流速的增大,流道长度在磨蚀作用下逐渐减小,从10.50 mm分别减小到8.88、8.30、7.82、7.71和7.11 mm,最大减小幅度为32.29%;喷盘的锥角高度及流道长度与时间存在线性关系。数值模拟方法可用于研究折射式喷头的冲蚀规律,为喷头的失效预测提供参考。 展开更多
关键词 折射式喷头 冲蚀磨损 数值模拟 冲蚀速率 几何结构
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先进变形高温合金的固体颗粒冲蚀磨损的实验分析与数值模拟 被引量:2
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作者 新巴雅尔 文波 +1 位作者 曲敬龙 曹夕 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期911-919,共9页
变形高温合金在发动机涡轮盘等领域应用广泛,目前涡轮盘受到低通量、小粒径砂粒的高速冲蚀产生的磨损现象引起人们的大量关注。本研究针对两种变形高温合金材料GH720Li和GH738,采用SiO2颗粒作为冲蚀粒子,通过改变冲击角度及冲蚀速度,研... 变形高温合金在发动机涡轮盘等领域应用广泛,目前涡轮盘受到低通量、小粒径砂粒的高速冲蚀产生的磨损现象引起人们的大量关注。本研究针对两种变形高温合金材料GH720Li和GH738,采用SiO2颗粒作为冲蚀粒子,通过改变冲击角度及冲蚀速度,研究实验材料的固体颗粒冲蚀磨损特性。冲击角度分别为:30°, 60°, 90°,冲蚀速度分别为:25, 55 m·s-1。同时,通过ANSYS LS-DYNA有限元模拟软件建立冲蚀磨损动态模型,研究在非线性材料模型中,单颗粒冲击靶材表面时,冲击角度、冲蚀速度对其表面的弹塑性行为的影响。通过实验结果与冲蚀FEM (finite element method)模型的综合分析得出,变形高温合金在受冲蚀磨损过程中,其冲蚀磨损量(损伤速率)和磨损表面变形中有效应力变化有关,并且都与冲蚀速度和冲击角度的依赖关系明显,表明在冲击角度和冲蚀速度的配合下的"切削磨损"和"变形磨损"机制与材料表面与次表层变形行为有内在关系。这为涡轮盘材料与结构设计提供基础数据。 展开更多
关键词 变形高温合金 冲蚀磨损 冲击角度 冲蚀速度 变形行为 FEM模拟
原文传递
风沙环境下钢结构涂层的冲蚀摩擦学性能 被引量:2
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作者 郝贠洪 冯玉江 +1 位作者 段国龙 任莹 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期558-565,共8页
针对内蒙古中西部地区钢结构体系表面涂层长期遭受风沙环境冲蚀的这一现状,采用气流挟沙喷射法,模拟风沙对钢结构涂层的冲蚀.研究了风沙冲蚀力学参数对钢结构涂层冲蚀率的影响;探讨了涂层冲蚀损伤的摩擦学机理;分析了钢结构涂层的冲击... 针对内蒙古中西部地区钢结构体系表面涂层长期遭受风沙环境冲蚀的这一现状,采用气流挟沙喷射法,模拟风沙对钢结构涂层的冲蚀.研究了风沙冲蚀力学参数对钢结构涂层冲蚀率的影响;探讨了涂层冲蚀损伤的摩擦学机理;分析了钢结构涂层的冲击摩擦因数变化规律.结果表明:涂层的冲蚀率均随着冲蚀速度呈指数增长,速度指数n为2:39-2:43;在45°时涂层的冲蚀率最大,90°时涂层的冲蚀率最小,低冲角时的冲蚀率大于高冲角时;涂层的摩擦因数处于0:37-0:42,涂层磨损的Taber指数为81:9×10^-3mg/r,涂层的耐磨性较差.涂层损伤的摩擦学机理是:低冲角时的微切削作用或高冲角时的挤压凿削作用造成涂层的损伤占主导,涂层表面微裂纹扩展交叉,以致断裂剥落,造成的损伤次之;涂层冲击摩擦因数离散性较大,且随角度增长呈降低趋势;冲击摩擦因数与冲蚀率随角度的变化并不一致. 展开更多
关键词 风沙 冲蚀磨损 钢结构涂层 冲蚀率 冲击摩擦因数
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