CN119479870A 海底振动弯管固液两相流冲蚀腐蚀耦合分析方法及系统 （中国石油大学(华东)）

海底振动弯管固液两相流冲蚀腐蚀耦合分振动弯管固液两相流冲蚀腐蚀耦合分析方法及用传质方程以及溶解度方程构建流动加速腐蚀模型计算流动加速腐蚀速率；引入E/CRC颗粒冲蚀磨损模型计算颗粒对管道壁面的冲蚀磨损速蚀耦合模型模拟振动管道内固液两相流的冲蚀实验对比误差缩小至20%之内，为精确分析冲蚀2S1，构建二维弯管管线模型，考虑内流与外部海2.根据权利要求1所述的海底振动弯管固液两相流冲蚀腐蚀耦合分析方法，其特征在;3.根据权利要求1所述的海底振动弯管固液两相流冲蚀腐蚀耦合分析方法，其特征在4.根据权利要求3所述的海底振动弯管固液两相流冲蚀腐蚀耦合分析方法，其特征在;5.根据权利要求4所述的海底振动弯管固液两相流冲蚀腐蚀耦合分析方法，其特征在;可溶性含铁组分的溶解度cea的表达式为：3;;6.根据权利要求5所述的海底振动弯管固液两相流冲蚀腐蚀耦合分析方法，其特征在;7.根据权利要求6所述的海底振动弯管固液两相流冲蚀腐蚀耦合分析方法，其特征在;传质系数kn的表达式为：;;8.根据权利要求4所述的海底振动弯管固液两相流冲蚀腐蚀耦合分析方法，其特征在;;49.根据权利要求1所述的海底振动弯管固液两相流冲蚀腐蚀耦合分析方法，其特征在在液固两相流动的冲蚀与电化学腐蚀共同作用下，材料冲刷腐蚀造成的总质量损失;;冲蚀磨损速率计算模块（3用于引入E/CRC颗粒冲蚀磨损模型，计算颗粒对管道壁面冲蚀腐蚀耦合模型构建模块（4用于基于电化学腐蚀二次电流模型构建冲蚀腐蚀5;6;;式中，K*为反应速率常数，co为材料表面与溶液接触界面处可溶性含铁组分浓_1；;_2_1。表面的氧化膜，另一部分则扩散到流体流动的主流区域，氧化膜生成过程的FAC速率表达;_1。7;传质系数kn的表达式为：;_1;;;在液_固两相流动的冲蚀与电化学腐蚀共同作用下，材料冲刷腐蚀造成的总质量;;面进一步腐蚀；Ace为冲蚀凹坑造成的表面腐蚀面积的增大，从而导致腐蚀活性的8[0013]本发明的另一目的在于提供一种海底振动弯管固液两相流冲蚀腐蚀耦合分析系本发明公开的海底振动弯管固液两相流冲蚀腐蚀耦合分析方法，通过结合管内固液两相流动特征并综合考虑流动加速腐蚀、冲蚀磨损及冲蚀磨损电化学腐蚀耦合效方法只考虑冲蚀磨损，冲刷腐蚀速率计算精度提高36%，模拟结果与实验对比误差缩小至部的冲蚀腐蚀会严重影响海洋油气管道的使用寿命与运营安全。现有研究只考虑冲蚀磨9图1是本发明实施例提供的海底振动弯管固液两相流冲蚀腐蚀耦合分析方法流程图3是本发明实施例提供的管道内液一固两相流冲刷腐蚀下的冲蚀增强腐蚀机制图4是本发明实施例提供的海底振动弯管固液两相流冲蚀腐蚀耦合分析系统示意本发明考虑管线大长径比结构特性，将三维管线及管内流体等效为二维曲线形;;式中，K*为反应速率常数，co为材料表面与溶液接触界面处可溶性含铁组分浓_1；;_2_1。;_1。;传质系数kn的表达式为：;_1;;ce为可溶性含铁组分的溶解[0030]在步骤S3中，引入E/CRC颗粒冲蚀磨损模型计算颗粒对管道壁面的冲蚀磨损速率析并求解离散相颗粒运动方程之后，需要将计算获得的颗粒撞击材料表面时的冲击速度、;;为颗[0033]在液固两相流动的冲蚀与电化学腐蚀共同作用下，材料冲刷腐蚀造成的总质量;;面进一步腐蚀；Ace为冲蚀凹坑造成的表面腐蚀面积的增大，从而导致腐蚀活性的冲蚀腐蚀耦合模型构建模块4，用于基于电化学腐蚀二次电流模型构建冲蚀腐[0036]步骤2，采用RANS湍流模型基于湍流动能和比耗散率模拟管内湍流并应用于颗粒加速腐蚀模型计算管内液相流动加速腐蚀量以及引入E/CRC颗粒冲蚀磨损模型计算颗粒对管道壁[0038]步骤4，基于管道材料电化学腐蚀二次电流分布理论，考虑管内液相中离子的扩于冲蚀腐蚀耦合效应模拟振动管道内固液两相流的冲刷腐蚀过程，明确振动弯管内的冲[0040]本发明实施例提供的海底管道冲蚀腐蚀分析方法可应用于海底振动弯管固液两耦合分析方法进行实施，首先构建梁单元二维弯管管线模型，考虑内流与外部海水压力进行静力分析，应用本发明方法进行弯管的模态分析计算。对弯管管线的局部弯管段进行精细建模如图5所示，海底管道结构参数见表1，基于模态分析结果设置管道振动工况，利用7中弯管最大冲刷腐蚀速率位置处的冲蚀速率值与总冲刷腐蚀速率值对比，此位置处的质[0044]图8为静态管道内的冲刷腐蚀速率分布图，图9为振幅为1mm工况管内冲刷腐蚀速_1