弯接头内部流体流动的数值模拟研究

合集下载

U型弯头内气固两相流动磨损特性数值模拟

第47卷第9期热力发电V ol.47 No.9收稿日期：2017-11-05基金项目：国家自然科学基金项目(51436006)Supported by ：National Natural Science Foundation of China (51436006)第一作者简介：陈璟(1990—)，男，硕士，主要研究方向为多相流、金属材料的失效分析和理化检验，cj3424873@ 。

U 型弯头内气固两相流动磨损特性数值模拟陈璟1，杨占君1，郑准备1，贺文健2，张龙2，刘明3（1.中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北分公司，陕西西安 100097；2.大唐彬长发电有限责任公司，陕西咸阳 713602；3.西安交通大学能源与动力工程学院，陕西西安 710049）［摘要］在燃煤电站中，受外部空间所限，在管道布置中存在大量的U 型弯头，这些U 型管道中固体颗粒的流动是高雷诺数气固两相流，管壁的冲蚀磨损严重影响了火电厂安全可靠运行。

本文采用计算流体力学的方法对U 型管内气固两相流动磨损特性进行了研究，得到了管壁磨损分布特征以及颗粒在U 型管内流动特点，研究了气流速度、颗粒浓度和颗粒尺寸对管壁磨损率的影响。

结果表明：在研究参数范围内，管壁最大磨损率随气流速度呈指数增大，随颗粒浓度增大呈线性增大；颗粒直径增大也会加重管壁磨损。

［关键词］气固两相流；U 型弯头；磨损特性；气流速度；颗粒浓度；磨损率；数值模拟［中图分类号］TB126 ［文献标识码］A ［DOI 编号］10.19666/j.rlfd.201711173［引用本文格式］陈璟, 杨占君, 郑准备, 等. U 型弯头内气固两相流动磨损特性数值模拟[J]. 热力发电, 2018, 47(9): 91-95. CHEN Jing, YANG Zhanjun, ZHENG Zhunbei, et al. Numerical investigation on erosion characteristics of U-type elbow suffering gas-solid two-phase flow[J]. Thermal Power Generation, 2018, 47(9): 91-95.Numerical investigation on erosion characteristics of U-type elbowsuffering gas-solid two-phase flowCHEN Jing 1, YANG Zhanjun 1, ZHENG Zhunbei 1, HE Wenjian 2, ZHANG Long 2, LIU Ming 3(1. Northwest Branch, China Datang Group of Science and Technology Research Institute Co., Xi’an 100097, China;2. Datang Binchang Power Generation Co., Ltd., Xianyang 713602, China;3. School of Energy and Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China)Abstract: In coal-fired power plants, the U-type bend is commonly used in the pipe system due to the constraints of outer space. In these pipelines, the flow of solid particles is gas-solid two-phase flow with high Reynolds number. The erosion on the tube wall seriously affects the safety operation of the power plant. In this paper, the erosion characteristics of the U-type bend were investigated through the computational fluid dynamics (CFD) method. The wear distribution on the tube wall was obtained, and the particle flow characteristics in the U-type bend were analyzed. Moreover, the influence of inlet velocity, mass loading rate and particle size on the erosion rate was studied. The result shows that, within the study scope, the maximum erosion rate increases exponentially with the inlet velocity and linearly with the mass loading rate. Additionally, increasing the particle size can also aggravate the wear on the tube wall.Key words: gas-solid flow, U-type elbow, erosion characteristics, flow velocity, particle concentration, erosion rate, numerical simulation弯头广泛存在于很多工业过程，如火力发电厂、石油天然气输送等。

90°弯头内流体压力脉动特性的大涡数值模拟

90°弯头内流体压力脉动特性的大涡数值模拟王世明;任成;杨星团;孙艳飞【摘要】Based on the special application of 90°elbow pipe in the 10 MW High Tem-perature Gas-cooled Reactor (HTR-10),the large eddy simulation was used to compute the complex flow field in 90°elbow pipe.The time-averaged results were compared with the experimental results and the RANS results.The pressure fluctuation signal of the specific test point on intrados and extrados was processed by Fourier transform to get the power spectral density.Under the influence of impact effect,flow separation and the secondary flow, the pressure fluctuation behaves differently on intrados and extrados.The pressure fluctuation on intrados is caused by flow separation and vortex-shedding,and the maximum fluctuation amplitude occurs at the b ending angle of 50°. On extrados,it is induced by the impact effect,and the maximum fluctuation amplitude occurs at the bending angle of 12°.%以90°弯头在高温气冷堆内的特殊应用为背景，运用大涡模拟方法对90°弯头内的复杂流场进行了数值模拟，并将时均化处理后的结果与实验结果以及 RANS 稳态模拟结果进行了综合对比。

直角弯管流道流场的数值模拟与分析许同乐

《起重运输机械》 2005 (6)
终得到的数值解应该满足网格无关性要求。本文将流动区域网格划分为 456 个单元 , 575 个总体节点 , 如图2 所示。
图 1 直角弯管管道的结构简图
图 2 流动区域剖分
给定进口速度 v =8 m/ s , 出口压力 p =10.02 MPa , 运动粘度取 ν=30 ×10-6 m2/ s , 进口直径 d =12 mm , 则雷诺数为
分析图 3 和图 4 可以看出 , 由于流线是 1 条瞬时光滑曲线 , 它不能转折 , 也不能相交 , 所以在流道的直角拐弯处就形成涡旋 , 并且由于流体流动存在惯性 , 在铅直方向的流道上还存在流动的分离和附壁现象 , 从而产生流动的能量损失和流体噪声。根据可视化结果 , 可以分析确定在某一结构尺寸下 , 流体流动时所产生涡旋的大小和位置 , 可据此选择合适的管道长度 , 减少涡旋对流体流动的影响。从图 5 可以看出压力分布情况 , 入口压力较大 ;由于存在局部阻力损失和沿程阻力损失 , 出口压力减小。
1 引言
在液压系统中存在着各种流道 , 简单的流道如长直管 , 复杂的流道如分岔管、直角弯管、节流流道、突扩管等。当流体在这些管道内流动时 , 会产生 2 种能量损失 :一种是由于流体的粘性和管道粗糙而引起的沿程能量损失 , 另一种是由于局部障碍 , 如分岔管分岔处、直角弯管的弯头、阀门等处产生的局部能量损失。由于流线本身所具有的特殊性质 , 使得流体在流经这些局部障碍处时 , 会产生流动的分离和再附现象。流动的分离会引起涡旋 , 从而引起压力降和能量损失。
与雷诺数之间的关系。
参考文献 1 傅德薰 , 马延文 .计算流体力学 .北京 :高等教育出版

凝胶推进剂弯管流动特性的数值实验研究

夏学礼，强洪夫，志清周
（第二炮兵工程学院，西安７０２）１０５
摘要：９种弯径比的８ｍｍ直径９。对ｏ弯曲圆管，７种雷诺数条件下的流动过程进行了数值实验研究，在得到了弯管内
流动的压力和速度分布以及局部阻力系数同弯径比和雷诺数之间关系的经验公式。结果表明，压力和速度在弯头部分沿
出现的胶凝剂沉降现象。
关键词：凝胶推进剂；弯管；流动特性；数值实验中图分类号：４９；３３Ｖ３０７文献标识码：Ａ文章编号：０９２９（０１０－７９０１０－３２１）６０３－６７
Ｎｕｅｉａｘｒｍｅｔｒｓａｃｎｆｏｐｒｐｒｙｏｅｌｄｍｒｃｌｅｐｅｉｎｅｅｒｈｏｗｏｅｔｆｇｌｌｅｐｏｅｌｎｓｉｉｅｂｎｉｇｐｐｒｐｌａｔｎｐｐ－ｅｄｎｉｅ
固体火箭技术
第３４卷第６期
ＪｕｎｌｆＳｌｏｋｔｅｈｏｏｙｏｒａｏｉＲｃｅｃｎｌｇｏｄＴ
Ｖｏ．４Ｎｏ６２ｌ１３．０ｌ
凝ＡＸｅｌ，ＩＮｏｇｆ，ＨＵＺｉｉｇＩｕ — ＱＡＧＨｎ — ＺＯｈ— ｎｉｕｑ
（ｈｅｏｄＡｔｌｙＴｃｎｃｌｎｔｕｅｏＬＸ，ＴｅＳｃｎｒｌｒｅｈｉａＩｓｔｔｆＡ，ｉｉｅｉＰ柚７０２，ｈａ１０５Ｃｉ）ｎ
轴线呈非线性分布，随雷诺数增大非线性更加明显，且而且这种非线性所表现出的压力损失是由于压力在弯头部分内、外壁面不一致分布造成的二次流所引起；同时，凝胶推进荆在弯管内流动的最大速度点出现在靠近弯管外壁，且沿着流动方

似膏体管道输送弯管段浆体流动数值模拟研究

ＨＵＡＮＧＹｕ—ｃｈｅｎｇ，ＤＯＮＧＹｕ，ＸＵＢａｏ—ｇｕｏ，ＷＡＮＧＺｉ —ｓｈｅｎｇ，ＬＶＹａｎ—ｋｕｉ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｉｊｉｎｇＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＣｏｌｌｅｇｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４２，Ｃｈｉｎａ）
ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌｓｉｇｎｉｉｃｆａｎｃｅａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｕｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｓｔｅ—ｌｉｋｅｓｌｕｒｒｙ；ｐｉｐｅｌｉｎｅｔｒａｎｓｐｏｔａｒｔｉｏｎ；ｄｙｎａｍｉｃｆｅａｔｕｒｅ；ｎｕｍｅｉｃｒａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｔｈｅｏｒｅｔｉｃｌａｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ

（１．中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京１０００８３；
２．北京工业职业技术学院，北京
１０００４２）
摘
要：论文对似膏体充填料浆在管路输送的弯管段动态特征进行了数值模拟的研究，确定

上游带弯头的T型管内混合流动数值模拟的湍流模型评价

ｃａｌｇｅｏｍｅｔｒｉｅｓｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｍｉｘｉｎｇｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｈｏｔａｎｄｃｏｌｄｆｌｏｗｓａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａ — ｔｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｍｉｘｉｎｇｆｌｏｗ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌｓ
对比。结果表明：非混合区域如上游弯头内，ＲＮＧｋ－￣模型、ＳＳＧ雷诺应力模型的模拟结果与实验结果
较吻合，而在混合区内ＬＥＳ模型的模拟结果更能表征实际流动。
关键词：Ｔ型管；弯头；混合流动；湍流模型；评价中图分类号：ＴＬ３３３文献标志码：Ａ文章编号：１０００ — ６９３１（２０１３）１０ — １７２９ — ０６
第４７卷第１０期
２０１３年１Ｏ月
原
子
能
科
学
技
术
Ｖｏ１．４７，Ｎｏ．１０Ｏｃｔ．２Ｏ１３
ＡｔｏｍｉｃＥｎｅｒｇｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
上游带弯头的Ｔ型管内混合流动数值模拟的湍流模型评价
ＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＮｕｃｌｅａｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃｉｊｉｎｇ１０２２０６，Ｃｈｉｎａ）

阀体后90_圆形弯管内部流场的数值模拟_魏志

ＷＥＩＺｈｉ，ＹｕｚｈａｎＷＡＮＧｇ
（，ＫｅＬａｂｏｒａｔｏｒｆｏｒＰｏｗｅｒＭａｃｈｉｎｅｒａｎｄＥｎｉｎｅｅｒｉｎｏｆＭｉｎｉｓｔｒｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｙｙｙｇｇｙ，）ＳｈａｎｈａｉＪｉａｏｔｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔＳｈａｎｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａｇｇｙｇ：ＡＡｂｓｔｒａｃｔ３Ｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｉｎｎｅｒｆｌｏｗｉｎａ９０ °ｃｉｒｃｕｌａｒｓｅｃｔｉｏｎｅｄｂｅｎｄｗｉｔｈ－）ｍ，ｆｏｒｅｅｎｄｖａｌｖｅｕｓｉｎｌａｒｅｅｄｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ（ＬＥＳｅｔｈｏｄｓｏａｓｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎ－ｇｇｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅｃｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｖｏｒｔｅｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒａｄｉａｌｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｓａｔｆｕｌｌｏｅｎｓｔａｔｅｏｆｔｈｅｂｕｔｔｅｒｆｌｐｙ，ｖａｌｖｅｗｈｉｃｈｗｅｒｅｓｕｂｓｅｕｅｎｔｌｃｏｍａｒｅｄｗｉｔｈａｒｔｉｃｌｅｉｍａｅｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒＰＩＶ）ｍｅｔｈｏｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｑｙｐｐｇｙ（，ｔｈａｔｔｈｅＬＥＳｍｅｔｈｏｄｃａｎｗｅｌｌｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｉｎｎｅｒｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｎｃｕｒｖｅｄｂｅｎｄａｎｄｉｔｓｒｅｓｕｌｔｆｉｔｓｗｅｌｌｗｉｔｈｔｈａｔ；ｏｆａｃｔｕａｌｅｘｅｒｉｍｅｎｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｆｒｏｍｂｕｔｔｅｒｆｌｖａｌｖｅｏｎｔｈｅｉｎｎｅｒｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｐｙｙ，；ｈｉｈｉｎｔｈｅａｒｅａ２０ｍｍａｂｏｖｅｔｈｅｃｕｒｖｅｄｂｅｎｄｃｅｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｗｈｅｒｅｔｈｅｈｉｈｓｅｅｄｒｅｉｏｎｍｏｖｅｓｒｅａｒｗａｒｄｇｇｐｇｖｏｒｔｅｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｆｏｕｎｄｉｎｅａｃｈｓｅｃｔｉｏｎａｔａｎｌｅｔｈｅｖｏｒｔｅｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｔｏｕｔｅｒｓｉｄｅｏｆｃｕｒｖｅｄｂｅｎｄｉｓ θ＝０；ｇ，ｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓｔｈａｎａｔｔｈｅｉｎｎｅｒｓｉｄｅａｎｄｉｔｓｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｆｉｘｅｄ．ｏｓｉｔｉｏｎｙｐ：；；；ＫｅｗｏｒｄｓｂｕｔｔｅｒｆｌｖａｌｖｅｃｕｒｖｅｄｂｅｎｄＬＥＳＰＩＶｙｙ

FLUENT算例 (3)三维圆管紊流流动状况的数值模拟分析

三维圆管紊流流动状况的数值模拟分析在工程和生活中，圆管内的流动是最常见也是最简单的一种流动，圆管流动有层流和紊流两种流动状况。

层流，即液体质点作有序的线状运动，彼此互不混掺的流动；紊流，即液体质点流动的轨迹极为紊乱，质点相互掺混、碰撞的流动。

雷诺数是判别流体流动状态的准则数。

本研究用CFD 软件来模拟研究三维圆管的紊流流动状况，主要对流速分布和压强分布作出分析。

1 物理模型三维圆管长2000mm l =，直径100mm d =。

流体介质：水，其运动粘度系数62110m /s ν-=⨯。

Inlet ：流速入口，10.005m /s υ=，20.1m /s υ= Outlet ：压强出口Wall ：光滑壁面，无滑移2 在ICEM CFD 中建立模型2.1 首先建立三维圆管的几何模型Geometry2.2 做Blocking因为截面为圆形，故需做“O ”型网格。

2.3 划分网格mesh注意检查网格质量。

在未加密的情况下，网格质量不是很好，如下图因管流存在边界层，故需对边界进行加密，网格质量有所提升，如下图2.4 生成非结构化网格，输出fluent.msh等相关文件3 数值模拟原理紊流流动当以水流以流速20.1m /s υ=，从Inlet 方向流入圆管，可计算出雷诺数10000υdRe ν==，故圆管内流动为紊流。

假设水的粘性为常数（运动粘度系数62110m /s ν-=⨯）、不可压流体，圆管光滑，则流动的控制方程如下：①质量守恒方程：()()()0u v w t x y zρρρρ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂ (0-1)②动量守恒方程：2()()()()()()()()()()[]u uu uv uw u u ut x y z x x y y z z u u v u w p x y z xρρρρμμμρρρ∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++=++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂'''''∂∂∂∂+----∂∂∂∂ (0-2)2()()()()()()()()()()[]v vu vv vw v v v t x y z x x y y z z u v v v w px y z yρρρρμμμρρρ∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++=++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂'''''∂∂∂∂+----∂∂∂∂ (0-3)2()()()()()()()()()()[]w wu wv ww w w w t x y z x x y y z z u w v w w px y z zρρρρμμμρρρ∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++=++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂'''''∂∂∂∂+----∂∂∂∂ (0-4)③湍动能方程：()()()()[())][())][())]t t k k t k k k ku kv kw k k t x y z x x y yk G z zμμρρρρμμσσμμρεσ∂∂∂∂∂∂∂∂+++=+++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++-∂∂ (0-5)④湍能耗散率方程：212()()()()[())][())][())]t t k k t k k u v w t x y z x x y y C G C z z k kεεμμρερερερεεεμμσσμεεεμρσ∂∂∂∂∂∂∂∂+++=+++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++-∂∂ (0-6)式中，ρ为密度，u 、ν、w 是流速矢量在x 、y 和z 方向的分量，p 为流体微元体上的压强。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

弯接头内部流体流动的数值模拟研究
摘要：为了研究石油生产和输运过程中出现的含固相颗粒流体对管线内壁冲刷和腐蚀问题，选取了k-ε模型中的RNG k-ε模型对高雷诺数条件下（5.4×105）90°弯接头内的流体流动进行了数值分析，研究考虑了入口平面上湍流的发展情况，选取了具有三阶精度的MUSCL离散格式对流动进行了计算，并对计算结果进行了详细的分析。

关键词：弯接头数值计算冲刷与腐蚀
含固相颗粒流体对管线内壁的冲刷、腐蚀或者二者的联合作用在许多工业过程中广泛存在。

含固相颗粒的流体流动到结构尺寸发生变化处或者流动方向发生改变处（如弯接头、弯管等）就会对该处管壁或者工具表面造成冲蚀或者腐蚀，导致管壁或者工具表面材料损失变薄，如不对这一现象充分关注并及时采取相应措施，最终会引发管线穿孔、工具断裂等严重安全问题。

管线冲刷、腐蚀方面的研究同管线内流体的流动息息相关，为此，本文采用数值模拟的方法采用不同的湍流模型对流经某弯接头内部流体流动进行了模拟研究，以期为后续管线冲刷、腐蚀研究提供理论支持。

1弯接头的数值模拟
1.1 物理模型及网格划分
数值模拟研究中所使用弯管的几何形状及具体尺寸如图1所示。

坐标原点位于图1中的左下角，x、y坐标已经在图中做了指示，z方向垂直纸面向外。

弯管内径D为35.5mm。

流动从左下角进入计算域，首先经过一段长为200mm的水平段，然后经过90°的弯接头区域，最后进入一段长350mm的垂直段。

在垂直段的下游有室内实验所用到的圆柱状传感器（外径6.4mm，居中放置）及其厚度为3mm的挡板。

整个计算域是对称的，为了减少计算的工作量，将整个计算域沿过轴线、且平行于纸面的平面剖分，取z>0的部分作为本次模拟的对象。

采用分区域划分网格的方法对整个模拟对象进行了处理。

模拟对象共划分了四个区域：入口水平段、弯接头段、垂直段和出口段。

垂直段与出口段的差别在于出口段中包含了挡板和传感器，其截面形状不同于垂直段的半圆形。

靠近管内壁处划分了四层边界层，边界层内网格厚度为0.05mm。

主流区域沿y方向均匀布置了32个网格单元，沿流动方向均匀布置了4200个网格，主流区域内网格尺寸为0.2mm，采用三棱柱网格对整个模拟对象进行了网格划分，网格单元总数841，564。

（4）壁面边界条件
壁面上流体满足无滑移条件，沿壁面法线方向无流体进入或流出。

管壁处为碳钢材质，粗糙度为0.1mm，传感器为不锈钢材质，粗糙度为0.05mm。

2 结果分析
前人理论分析和实验研究都表明：弯接头区域是整个计算域中流体流动冲刷与腐蚀较为严重的区域，所以对该区域内流体流动情况便成为本文研究的重点。

取θ=45°处平面作为研究平面，得到该平面上流体总压力的分布情况。

靠近弯接头外径处流体压力较高而靠近弯接头内径处流体压力较低。

除壁面附近区域外研究平面上等值线几乎都呈垂直分布且相互之间等间距分布，说明压力梯度方向位于水平方向且数值基本恒定。

水平方向压力梯度的存在使得管内流动发生偏移。

进入弯管区域后，流体微团在离心力的作用下有沿弯管半径方向向外运动的趋势，而受管壁几何结构的限制，流体微团的运动轨迹被迫发生改变，在此过程中流体微团对弯管外壁有较大的冲击压力作用，根据作用力与反作用力准则，流体本身也承受较大的压力，这就造成了弯管45°截面上流体压力靠近弯管内径处较低而靠近弯管外壁处较高的原因。

当θ=0°时，快速移动的流体向弯接头内径方向运动，弯接头内径壁面附近等值线密集，此时流体轴向速度的径向梯度较大，该处的壁面剪切应力达到较大值。

当θ=45°时，快速移动的流体仍靠近内径壁面，此时内径壁面附近的边界层厚度迅速增加，导致此处的壁面剪切应力减小，内径附近等值线密集的区域。

当θ= 90°时，流体倾向于向管线z>0方向运移。

此时流体流速等值线密集，该处附近的壁面剪切应力取得较大值。

同时，在弯接头内径同对称面的交线附近由于流动在壁面附近发生分离而导致回流的产生。

3 结论
（1）计算所得最大壁面剪切应力出现在弯接头入口处的内径附近；
（2）当流体刚进入弯接头区域时，靠近内、外径壁面附近的流体流线开始密集，同时快速移动的流体微团倾向于靠近内径壁面；
（3）流体进入弯接头后，受流体微团本身的离心力作用，流体微团有逐步远离内径壁面的趋势；
（4）在θ= 45°截面下游处流动发生分离，产生较大尺寸的涡团并向下游扩展。

参考文献
1. 黄抚生，富阳. 低温段过热器管爆裂原因分析[J]. 辽宁石油化工大学学报，2007，27（1）：44-46.
2. 庞剑锋，王乐勤，杨健，等.石油管道插入构件流场的CFD模拟及冲蚀预测[J].能源工程，2005，1：16-19.
3. 代真，沈士明.高压空冷器管束冲蚀破坏的数值模拟及结构优化[J].核动力
工程，2007，28（4）：104-107.
4. 代真，沈士明，丁国铨.金属在固液两相流体中的冲刷腐蚀及其防护[J].腐蚀与防护，2006，27（11）：503-507
作者介绍：
马珍福：工程师，2006年毕业于中国石油大学油气田开发专业，硕士研究生，现在胜利油田采油院注水所从事注采工艺技术研究。