实施侵蚀率的替代函数

侵蚀方程通常针对基于实验测试的特定材料/沙子组合进行调整。本节以美国塔尔萨大学侵蚀/腐蚀研究中心的张等人开发的模型为例。

张等人给出的模型为 ([968])：

E R ⁢ =   C ( B H ) − 0.59 F s V p n F ( Θ )

F ( Θ )   =   5.40 Θ ⁢ −   10.11 Θ 2 ⁢ +   10.93 Θ 3 ⁢ −   6.33 Θ 4 ⁢ +   1.42 Θ 5

其中：

  • ER 为侵蚀率。

  • C 和 n 为经验常数，分别给定为 2.17x10-7 和 2.41。

  • BH 是壁面材料的布氏硬度。对于碳钢，根据张等人的研究设为 120（[968]）。

  • Fs 为颗粒形状系数，对于完全圆形的砂粒，可假设为 0.2。

  • Vp 为颗粒冲击速度。

  • Θ 为颗粒冲击角度，以弧度表示。

在场函数中计算角度函数，并引用此角度场函数引用为侵蚀率的场函数：

  1. 右键单击自动化 > 场函数节点，然后选择新建 > 标量。
  2. 将用户场函数 1 节点重命名为 Zhang Angle Function。
  3. 选择 Zhang Angle Function 节点，然后设置下列属性：
    属性 设置
    函数名 ZhangAngleFunction
    维度 无量纲
    定义 (5.4 * $ParticleIncidenceAngle) - (10.11 * pow($ParticleIncidenceAngle, 2)) + (10.93 * pow($ParticleIncidenceAngle, 3)) - (6.33 * pow($ParticleIncidenceAngle, 4)) + (1.42 * pow($ParticleIncidenceAngle, 5))

如果在方程中插入数值常数：

E R ⁢ =   C ( B H ) − 0.59 F s V p n F ( Θ )

要计算的最终方程是：

E R ⁢ =   2.17 ⁢ × 10 − 7 ⋅   ( 120 ) − 0.59 ⁢ ⋅   0.2 ⁢ ⋅   V p 2.41 ⁢ F ( Θ )

E R ⁢ =   2.57497 ⁢ ×   10 − 9 ⁢ V p 2.41 ⁢ F ( Θ )

  1. 右键单击自动化 > 场函数节点，然后选择新建 > 标量。
  2. 将用户场函数 1 节点重命名为 Zhang Erosion Ratio。
  3. 选择 Zhang Erosion Ratio 节点，然后设置下列属性：
    属性 设置
    函数名 ZhangErosionRatio
    维度 无量纲
    定义 2.57497E-9 * pow((mag($${ParticleVelocity})), 2.41) * $ZhangAngleFunction

现在必须在拉格朗日模型树中设置场函数：

  1. 选择连续体 > 物理 1 > 模型 > 拉格朗日多相 > 拉格朗日相 > 相 1 > 边界条件 > 壁面 > 物理值 > 冲击磨损节点，然后将方法设为场函数。
  2. 将标量函数设为 Zhang Erosion Ratio。

准备好新的场函数后，只需运行一次迭代即可获得进一步的侵蚀预测。

  1. 单击求解工具栏中的 （步进）以执行一次迭代。求解器计算出所有颗粒轨迹可能需要几分钟时间。
  2. 保存模拟。
  3. 运行总体侵蚀率报告以获取新结果的质量损失率：


    整个环带的侵蚀率是预测量的四倍，对于张侵蚀模型为 0.41 g/hr。