نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1
دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
2
شرکت گاز استان هرمزگان، صندوق پستی: ۷۹۱۵۹۹۶۴۸۹، بندرعباس، ایران
3
استادیار، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران
4
کارشناسی، گروه مهندسی ایمنی و بازرسی فنی، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران
20.1001.1/ijge.2026.735764
چکیده
سایش ناشی از ذرات جامد معلق در جریان سیال یکی از مشکلات کلیدی در صنایع نفت و گاز است که میتواند عمر مفید لولههای فولادی را کاهش دهد. در این پژوهش، آزمایشهای تجربی متعددی برای بررسی و اعتبارسنجی سه روش مدلسازی مختلف انجام شد: دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، مدل اویلری و مدل لاگرانژی. ابتدا جریان گاز حاوی ذرات جامد در یک لوله مستقیم به طول ۱۰ متر و قطر ۵۶ اینچ و یک زانویی ۹۰ درجه برقرار گردید و نرخ سایش روی دیوارههای بیرونی زانویی با استفاده از هر سه روش پیشبینی شد. سپس با آزمایشهای سایش پین‑روی‑دیسک روی نمونه فولاد ST37، نتایج مدلسازیها با دادههای تجربی مقایسه شد. یافتهها نشان دادند که مدل CFD-لاگرانژی با انحراف کمتر از ۱۷/۱۷ درصد و مدل CFD-اویلری با انحراف کمتر از ۱۰/۷ درصد نسبت به نتایج آزمایشگاهی همخوانی دارند. این مقایسه دقیق، برتری روش CFD-اویلری را در پیشبینی دقیقتر سایش فولاد ST37 نشان داد. نتایج این مطالعه میتواند راهگشای بهبود طراحی و نگهداری لولههای فولادی در صنایع نفت و گاز بوده و هزینههای ناشی از سایش و خرابی تجهیزات را کاهش دهد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله English
Investigation of the Impact of Solid Particles Suspended in Fluid on Steel Pipe Erosion: CFD Analysis and Experimental Validation
نویسندگان English
Armin Sabetghadam-Isfahani
1
2
Yegane Davoodbeygi
3
Seyed Mahmood Latifi
4
1
Ph.D. Student, Faculty of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
2
Hormozgan Province Gas Company, P.O. Box: 7915996489, Bandar Abbas, Iran
3
Assistant Professor, Department of Chemical Engineering, Chemical and Petroleum Engineering Faculty, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran
4
B.Sc., Department of Safety Engineering and Technical Inspection, Chemical and Petroleum Engineering Faculty, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran
چکیده English
Erosion caused by suspended solid particles in fluid flow is a key problem in the oil and gas industry, which can reduce the service life of steel pipelines. In this study, multiple experimental tests were conducted to investigate and validate three different modeling methods: Computational Fluid Dynamics (CFD), the Eulerian model, and the Lagrangian model. Initially, gas-solid flow was established in a straight pipe of 10 m length and 56 inches diameter connected to a 90-degree elbow, and the erosion rate on the outer walls of the elbow was predicted using all three approaches. Subsequently, pin-on-disk wear tests were performed on ST37 steel samples, and the modeling results were compared with experimental data. The findings indicated good agreement between the modeling results and experimental data; the CFD-Lagrangian model showed a deviation of less than 17.76%, while the CFD-Eulerian model showed a deviation of less than 10.7%. This detailed comparison demonstrated the superior accuracy of the CFD-Eulerian method in predicting ST37 steel erosion. The results of this study can pave the way for improving the design and maintenance of steel pipelines in the oil and gas industry and reduce costs associated with erosion and equipment failure.
کلیدواژهها English
Solid particles
Erosion
Mechanical properties
Erosion rate
Computational Fluid Dynamics (CFD)
Numerical modeling