本文针对管道易发生冲蚀破坏,并由此引起装置泄漏爆管事故的实际状况,以石化管道典型构件为研究对象,围绕管道在油气水多相流运行环境下的冲蚀破坏情况展开多相流腐蚀机理和数值模拟研究。主要是在多相流流动机理研究基础上,给出了多相流动的具体量化定义,进而选择典型管件进行多相流CFD仿真模拟。通过多种工况、多种几何形状和结构参数、多种物性参数、不同安装部位以及不同流向等全方位的计算、分析和比较,给出了危险工况,确定出最具威胁的影响参数,并有针对的重点研究了恶劣工况下流动与腐蚀的对应关系,从而找出几种有代表性管件的易发生冲蚀破坏的相应具体位置,总结出其冲蚀破坏发生的规律,获得了造成流体冲蚀破坏的动力学主导因素。 首先,从有失效解剖分析结果可对比的水平突扩管入手,进行不同工况下的CFD仿真计算,在再次验证前人研究结果的基础上,进一步对比分析了突扩管在改变流体相组成、入口边界条件、突扩管结构及流向等参数下的仿真结果,给出了危险工况,确定出最具威胁的影响参数,并给出了突扩管的冲蚀破坏规律及冲蚀破坏主导因素。 其次,在上一步研究发现的危险工况参数条件下,确立了对弯曲管件有效的CFD仿真建模及计算的方法,通过对多种流向、多种相组成、多种几何尺寸、不同入口边界条件和不同安装位置的各种弯管的多相流仿真模拟,给出了弯管易发生冲蚀破坏的具体部位,分析、总结出弯曲管件的冲蚀破坏规律和主要结论。 最后,与上述研究相一致,给出了渐扩管多相流CFD仿真建模和计算的方法,通过对实际管路中在用的各种类型的大小头,在多种几何尺寸、不同入口边界条件和不同安装位置等条件下进行的多相流仿真计算,指出管径和大小头结构对冲蚀破坏的影响程度,给出了截面渐扩的管件易发生冲蚀破坏的具体部位,获得了这类管件的冲蚀破坏规律和主要结论。 以上研究结果与API-RP-932等规范给出的示例及部分实物解剖现象比较一致,表明基于多相流机理的CFD数值模拟方法能有效揭示石化管道中发生的油气水三相流动冲蚀破坏机理,研究数据和结论可指导实际的检测定点和结构优化。