?美國米勒閘閥是油氣田井口裝置的主要控制部件之一,其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到井口裝置的可靠性及鉆采施工的安全性。井口閘閥在高溫高壓工況下,啟閉過程存在振動、噪聲和內(nèi)外泄漏,閥板、閥座和閥體內(nèi)壁出現(xiàn)不同程度的磨損和腐蝕,以及閥扳孔擴大、閥座磨損和應(yīng)力裂紋,個別閘閥出現(xiàn)閥體刺穿現(xiàn)象。
　　 本文依據(jù)Hutchings摩擦學(xué)的磨損理論,結(jié)合閘閥實際工況,分析了攜帶懸浮固體顆粒流體對金屬表面的沖蝕機理及金屬在H2S、CO2環(huán)境中的腐蝕機理,得出了以沖蝕磨損為主的多種磨損與腐蝕磨損的綜合作用是導(dǎo)致閘閥快速磨損主要原因的結(jié)論。
　　 建立了連續(xù)、不可壓縮、常粘管內(nèi)流體動力學(xué)的質(zhì)量守恒方程和動量守恒方程,以及閘閥流道的幾何模型。在此基礎(chǔ)上應(yīng)用流體動力學(xué)數(shù)值模擬計算軟件FLUENT,采用基于雷諾平均法的標準κ-ε兩方程渦粘模型,對模型施加了符合實際工況的邊界條件進行數(shù)值模擬計算。得到了閘閥內(nèi)部的速度場和壓力場,并與理論計算進行了比較,驗證了數(shù)值模擬計算的結(jié)論。
　　 最后對閘閥內(nèi)部流場特性與閘閥快速磨損機理進行分析,得出了小開度下的局部高速低壓是閘閥快速磨損的根本原因。在此基礎(chǔ)上,提出了閘閥的結(jié)構(gòu)改進方案,并對改進后的流場進行了數(shù)值模擬計算,計算結(jié)果證明結(jié)構(gòu)改進可以一定程度上減小過流截面的速度以及流體對閘閥的直接沖擊。