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弯管冲蚀失效流固耦合机理及数值模拟
学兔兔 第 45 卷第 11 期 机 械 工 程 学 报 Vol.45 No.11 200 9 年 11 月 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Nov. 2 0 0 9 DOI ：10.3901/JME.2009.11.119 * 弯 管 冲 蚀 失 效 流 固 耦 合 机 理 及 数 值 模 拟 偶国富 1 许根富 1 朱祖超 1 杨 健 2 王艳萍 1 (1. 浙江理工大学机械与自动控制学院 杭州 310018； 2. 浙江大学材料与化学工程学院 杭州 310027) 摘要：针对流体输送管道失效研究中存在的问题，主要研究腐蚀与流体流动的交互作用对管道冲蚀破坏的作用机理。建立流 固耦合数理模型，推导出在任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary Lagrange-Euler, ALE)描述下的粘性流体 N-S 方程和腐蚀产物保护膜 固体区域的控制方程，分析管壁边界层多相流介质流动与腐蚀产物保护膜破损之间的耦合作用。以弯管的冲蚀失效为例，结 合弯管的结构特性、多相流的物性参数，运用 ANSYS 有限元分析软件，采用物理环境顺序耦合法进行流固耦合数值模拟， 分析管壁腐蚀产物保护膜的变形程度和受力状态，判定弯管冲蚀破坏的危险区域和失效趋势；现场测厚数据与仿真计算结果 基本吻合，验证仿真计算的可靠性和可行性，该方法可用于管道输送系统的风险预测、安全评估和工艺改造。 关键词：弯管 冲蚀预测 腐蚀产物保护膜 流固耦合 数值模拟 中图分类号：TB115 TE986 Fluid-str uctur e Inter action Mechanism and Numerical Simulation of Elbow Erosion Failure OU Guofu 1 XU Genfu1 ZHU Zuchao 1 YANG Jian2 WANG Yanping1 (1. College of Mechanical Engineering Automation, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018; 2. College of Materials Science and Chemical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027) Abstract ：In view of the problems existing in the research of fluid-carrying pipeline failure, the mechanism of effect of interaction of corrosion and fluid flow on the erosion damage of pipeline is researched. The mathematical model of fluid-structure interaction is
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