第45卷第6期
2016年6月
设备与首控
化工技术与开发
Technology & Development of Chemical Industry
输油管道冲蚀磨损数值模拟研究
李介普12，幺成1.2，李翔21
Vol.45No.6 Jun.2016
（1.中国石油大学（北京），北京102249；2.中国特种设备检测研究院，北京100029）
捕要：管道冲蚀泄漏是石油化工工业中经常发生的一种失效形态，管道的运行是否安全可靠直接影响石化企业的安全。本文采用RNGk-多瑞流模型，对某炼油厂的输油管线进行数值模拟研究，根据计算得到的壁面剪切应力的大小来表征管道冲蚀磨损的风险大小，并对不同位置管件的冲蚀风险进行排序。模拟结果表明，输油管线的最大壁面切应力出现在盲三通水平出口侧的下底面处，该部位最容易发生冲蚀破坏。本文的研结果可为工程实际中定点冲蚀监检提供直观、准确的布点指导
关键词：输油管道；冲蚀；壁面剪切应力；数值模拟
中图分类号：TE832.3
文献标识码：A
管道是现行的五大运输工具之一，在石油、化工
及天然气等行业中具有不可替代的作用。随着右油需求量的增加和原油质量的劣化，石化企业输油管道的负荷也越来越大，企业生产有很高的安全风险，因此输油管道的运行是否可靠直接影响石化企业的安全。近年来石油管道事故频发，管道安全事故中约1/3是由于管道冲蚀磨损失效引起的，极大地影响了企业的安全生产和效益，需要引起各大石油炼化企业的重视
Y.M.Fermg"采用CFD模型预测了管道冲蚀现
象，并在管道内壁进行监测，找出了管道冲蚀最产严重的点。DengPeng通过数值模拟的方法研究了流体对管道的冲刷作用，考虑了人射角度、流体的速度等因素对冲蚀的影响。徐鸣泉3对国产REAC管束进行了数值模拟，模拟结果发现对于带有直角过渡的管道，分析了流体对管道冲蚀磨损最严重的位置。陈佳A采用标准k-ε瑞流模型，研究了三通管申降面切应力的分布，讨论了流体力学因系对冲蚀的影响。黄勇3运用数值模拟的方法研究了流体对三通管的冲蚀磨损情况。季楚凌6)以输送稠油的90°弯管为研究对象，分析了弯管睡面应力的分布，预测了弯管的易冲蚀部位。
虽然国内外学者对局部管件流体冲蚀进行了大基金项目：质检公益性行业科研专项项目资助（201110025）
文章编号：1671-9905(2016)06-0066-03
量研究，但是针对工程中的输油管道冲蚀腾损进行数值分析的研究还比较少。本文通过模拟输油管道流动，分析管道壁面处切应力的分布，寻找最大切应力出现的位置，来预测输油管道中的易冲蚀部位。
数值模拟分析 1.1理论模型
管道流体流动属于复杂的三维非定常不可压缩瑞流流动，其连续方程为：
(0-m)+V-(p,)=m 0
(1)
采用的瑞流模型是RNGk-8模型。在众多瑞流模型中，RNGk-ε双方程流模型具有较好的稳定性和准确度，而且计算速度相对较快，对计算机资源要求适中，管道流动数值计算可以采用该模型。 RNGk-e模型的方程如下：
(pk)(pku) [e +)+ G +G -pe -Y
ar+a (x)ax, [
(r3d) (ad)g ata(x) -ax
o,x,
(2)
+pGE-pCe+CC.c
6
+4,06 F'xg,o
(3)
式中，G是由于平均速度梯度引起的瑞动能产
作者简介：李介普（1992-），男，中国石油大学（北京）动力工程专业在读研究生，主要从事化工过程机械研究。电话：17801010263，E-mail：
731329248@q.com
收稿日期：2016-03-30