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]):

ER=C(BH)0.59FsVpnF(Θ)

F(Θ)=5.40Θ10.11Θ2+10.93Θ36.33Θ4+1.42Θ5

其中:

  • ER 为侵蚀率。

  • Cn 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. 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:

ER=C(BH)0.59FsVpnF(Θ)

要计算的最终方程是:

ER=2.17×107(120)0.590.2Vp2.41F(Θ)

ER=2.57497×109Vp2.41F(Θ)

  1. 右键单击自动化 > 场函数节点,然后选择新建 > 标量
  2. 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. 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。