Finite Element Analysis and Experiments on Mechanism of Wear inside Pipe

管内磨损机理的有限元分析与实验

• 批准号: 17560717
• 负责人: IKAI Michiaki
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: National Maritime Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17560717/
• 关键词: FEM; PIPE; BEND; EROSION; WEAR; PARTICLES; ELBOW; エルボ; 液体工学; モデル化; 曲がり管

The purpose of this research is to clarify the mechanism of wear of pipe caused by erosion near bends.In fiscal year 2005, we simulated flows in pipeline by FEM and studied the flow field inside the pipe. Pipelines with a few bends were chosen as target of simulations. Nominal diameter of the pipe and bend is 80mm, bend curvatures are 76mm, 114mm and 342mm and flow velocity ranges from lm/s to 5m/s. As the result of these simulations, we specified the flow field and located high pressure zones and high speed zones.In fiscal year 2006, we conducted an experiment to clarify the location of wear. In the experiment, we mixed sand particles in water and observed scratches on tapes attached inside of the pipe. Comparing the FEM simulations and experiments, we found that the wear occurs at high pressure zone outside of the curve whereas less wear occurs at the high speed zone inside of the curve. At the high pressure zone, the flow hit and erode the pipe wall. Mean flow rate is found to be important factor which accelerate the wear. We also found insertion of short straight pipe between two bends effectively reduces wear

这项研究的目的是澄清弯曲附近侵蚀引起的管道磨损机理。在2005财年，我们通过FEM模拟了管道中的流量，并研究了管道内的流场。选择了一些弯曲的管道作为模拟的目标。管道和弯曲的名义直径为80mm，弯曲曲率为76mm，114mm和342mm，流速范围为LM/s至5m/s。作为这些模拟的结果，我们指定了流场和高压区域和高速区域。在2006财年，我们进行了一个实验以阐明磨损的位置。在实验中，我们将砂粒混合在水中，并在附着的管道内观察到划痕。比较了FEM模拟和实验，我们发现磨损发生在曲线外部的高压区域，而磨损较少发生在曲线内部的高原区域。在高压区域，流动撞击并侵蚀了管壁。发现平均流速是加速磨损的重要因素。我们还发现在两个弯道之间插入短管道，有效地降低了磨损

项目成果

流体解析からの曲がり管に起因する円管の減肉調査

从流体分析研究弯管引起的圆管壁厚减薄

• 发表时间: 2006
• 期刊: 海上技術安全研究所 第6回研究発表講演集
• 作者: 伊飼通明;小島隆志;畑中哲夫
• 通讯作者: 畑中哲夫

INVESTIGATION ON WALL THINNING OF PIPE NEAR PIPE BENDS BY USING FINITE ELEMENT METHOD

管道近弯管壁减薄的有限元法研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: JOURNAL OF THE SOCIETY OF PIPING ENGINEERS VOL. 46 No. 3
• 作者: MICHIAKI IKAI;RYUJI KOJIMA;TETHUO HATANAKA
• 通讯作者: TETHUO HATANAKA

曲がり管(エルボ)に起因する配管の減肉 第1報 流体解析からの調査

弯管（弯头）引起的管道壁厚减薄第1部分：流体分析研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: 配管・装置・プラント技術((社)配管技術研究協会) (投稿済み)(査読済み)(未定)
• 作者: 伊飼通明;小島隆志;畑中哲夫
• 通讯作者: 畑中哲夫

曲がり管(エルボ)に起因する配管の減肉 第1報 : 流体解析からの調査

弯管（弯头）引起的管道壁减薄第1次报告：流体分析调查

• 发表时间: 2006
• 期刊: 配管・装置・プラント技術 (夏季号)
• 作者: 伊飼通明;小島隆志;畑中哲夫
• 通讯作者: 畑中哲夫

曲がり管(エルボ)に起因する配管の減肉 第2報 実流実験による調査

弯管（弯头）引起的管道壁厚减薄第2部分通过实际流动实验进行调查

• 发表时间: 2007
• 期刊: 配管・装置・プラント技術((社)配管技術研究協会) 2007年春季号(未定)
• 作者: 伊飼通明;小島隆志;畑中哲夫
• 通讯作者: 畑中哲夫