张其一，史宏达，高伟，李金峰

（1.中国海洋大学工程学院，山东青岛266100；2.中交天津航道局有限公司，天津300461）

输送珊瑚碎屑管道内颗粒侵蚀的数值分析

张其一1，史宏达1，高伟2，李金峰2

（1.中国海洋大学工程学院，山东青岛266100；2.中交天津航道局有限公司，天津300461）

研究吹填过程中珊瑚颗粒对于输送管道的侵蚀破坏具有重要的现实意义。文章分别使用标准k-ε模型、双向耦合方式以及Grant&Tabakoff模型模拟输送管道内流场、跟踪大规模颗粒运动轨迹、计算珊瑚颗粒对于管道的侵蚀破坏。通过设计不同工况研究弯头走向、颗粒尺寸、输送速度以及流体密度对于侵蚀结果的影响，以期对实际工程提供技术指导。计算结果表明，垂直向下输送弯头中颗粒侵蚀结果大于垂直向上输送弯头中侵蚀结果，颗粒尺寸越大造成的侵蚀破坏越严重，输送速度对2种走向弯头中的侵蚀结果影响不一，增加流体密度可以有效减少颗粒侵蚀结果。

珊瑚碎屑；管道侵蚀；湍流模型；双向耦合；冲蚀模型

0 引言

在吹填造岛工程中，管道内输送的吹填碎屑往往包含大粒径的珊瑚颗粒。这些珊瑚颗粒质地坚硬，在流体输送过程中会对管道造成严重的冲蚀破坏，极大地影响管道的工作性能与工作寿命。因此研究珊瑚礁碎块水利输送过程中对管壁的侵蚀特性，具有较为现实的工程意义。

珊瑚颗粒在随泥浆运动过程中不断累积动能，在管道流向突然变化处，珊瑚颗粒由于具有较大动量，会以一定角度、一定速度撞击刮擦管道内壁，导致管壁材料在珊瑚颗粒的冲击下发生疲劳脱落，造成管壁变薄与破裂，这是一个极为复杂的物理过程，与输送率、泥浆速度、泥浆构成、颗粒性质、管壁材质等诸多因素有关。……