基于CFD软件的管道弯头冲蚀数值模拟及弯头测厚布点优化.pdfVIP

试验研究 　　 ２０１ ６ 年 第 ３８ 卷 第 ８ 期 收稿日期:２０ １ ５-１ ２-１ ７ 作者简介:廖飞龙(１９８８－),男,助理工程师,主要从事特种设备 及钻机的检验工作. 通信作者:廖飞龙,E-mail:liaofeilong３ １ １＠１ ６ ３．com. DOI:１０．１ １ ９ ７３/wsj c２０ １ ６０８００８ 基于 CFD 软件的管道弯头冲蚀数值模拟及 弯头测厚布点优化 廖飞龙 １,刘　炯 １,周咏琳 １,赵　潇 ２,万　夫 １,周兆明 １ (１．中国石油集团川庆钻探工程有限公司 安全环保质量监督检测研究院,广汉 ６ １ ８３００; ２．中石油西南管道公司 兰州输油气分公司,兰州 ７ ３００００) 摘　要:弯头作为改变介质流向的管件,冲蚀是其失效的主要原因.应用计算流体动力学 CFD 软件对弯头的冲蚀过程进行了模拟仿真,通过分析仿真结果提出了弯头测厚布点的优化方案.现场 的检测结果表明:优化后的布点方案能够全面掌握弯头外弧面的冲蚀情况,避免了漏检的发生. 关键词:CFD;弯头;冲蚀;检测;优化 　　中图分类号:TG１ １ ５．２８　　　文献标志码:A　　　文章编号:１ ０００-６ ６ ５ ６(２０１ ６)０８-００３４-０４ Numerical Simulation of Erosion in Elbow Based on CFD and Optimization of Thickness Measurement LIAO Fei-long１,LIU Jiong１,ZHOU Yong-lin１,ZHAO Xiao２,WAN Fu１,ZHOU Zhao-ming１ (１．Safety,Environment ,Quality Supervision and Testing Research Institute, CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co．,Ltd．,Guanghan ６ １ ８３００,China; ２．Lanzhou Oil and Gas Transmission Sub-company,PetroChina Southwest Pipeline Company,Lanzhou ７３００００,China) Abstract:The role of elbow is to change the flow of medium．The failure of elbow is mainly due to erosion．The numerical simulation of the erosion process about four direction of medium in elbow and horizontal elbow is established by using CFX．The optimization of thickness measurement is based on the simulation analysis outcomes． The on-site testing results show that the optimized method can get full grasp of the erosion status of outer surface of elbow．The undetected errors are avoided effectively． Key words:CFD;Elbow;Erosion;Detection;Optimization 　　压力管道是具有爆炸危险的特种承压设备,其 内部承载着高压、高温、低温、易燃易爆、有毒或者腐 蚀性的介质.随着服役时间的增加,因冲蚀磨损减 薄导致管道失效而引发的事故越来越多[１－３].因此 如何发现管道存在的缺陷,确保管道的正常运行成 为近几年来亟待解决的问题. 在管路系统中,弯头是改变介质方向的部件. 当介质经过弯头时,其速度、压力会发生较大的变 化,从而导致流体的流动不稳定[４].目前针对弯头 检测的主要手段是定点测厚,对于弯头现场检测的 布点主要是根据标准或者经验来确定的,缺乏一定 的针对性.因此,笔者以新疆某含砂气井井口的弯 头为例,基于 ANSYS-CFD 软件对含砂气冲蚀弯头 的过程进行数值模拟分析,根据弯头的冲蚀情况提 出弯头测厚布点的优化方案. １　流体理论与数学模型 １．１　能量守恒方程 　　能量守恒定律是包含有热交换的流动系统必须 满足的基本定律.该定律可表述为:微元体中能量 的增加率等于进入微元体的净热流量加上体积力与 表面力对微元体所做的功.该定律实际上是热力学 ４３ 廖飞龙等:基于 CFD 软件的管道弯头冲蚀数值模拟及弯头测厚布点优