张晴波，郭 涛,2，洪国军，曹 蕾

（1. 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司，上海 201208；2. 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240）

冲蚀指固体颗粒输送时不断碰撞壁面并移除材料的现象，会严重损害设备的寿命或功能，增加生产成本。平板冲击实验是冲蚀研究的重要手段，实验中颗粒的运动轨迹复杂多变，难以准确记录每次撞击的位置、速度与粒子大小，常用概率分布的方式近似处理。近年来数值技术发展迅速，已用于设备的冲蚀破坏预测[1-3]。从冲蚀研究的角度出发，准确预测每个粒子的速度和位置代价高昂，注重群体轨迹分布的宏观数值求解更容易实现，并可有效地替代给定概率分布的颗粒轨迹[2,4-5]。但是，具体问题中的耦合作用差异明显[6]，受制于近声速气流、不规则粒子与粗糙壁面之间的复杂耦合作用，目前喷枪喷射粒子群体的轨迹仍难以有效预测。为此，本文通过实验宏观统计了喷枪喷射海砂的颗粒速度与冲击位置分布，选用合适模型以实现喷射砂粒群运动轨迹的数值预测。

1 平板冲击实验

为考察某填海造地工程中从海底挖取的天然海砂对输送管路的磨损能力，实验中海砂经负压喷枪喷射后以不同角度不断冲击Q235 钢（管路材料）平板，考察海砂对输送装备的冲蚀性能，并统计测量了海砂的碰撞速度与撞击位置。工程中海砂的粒径集中在75～5 000 µm 范围内，中值粒径约为780 µm；使用圆孔筛网选出粒径在500～2 000 µm 内的主要部分作为实验砂。……