| 题名 | 单相流条件下碳钢管流动加速腐蚀的数值模拟 |
| 作者 | 刘忠 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-05-31 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 郑玉贵 |
| 关键词 | 流动加速腐蚀（FAC） 碳钢 数值模拟 核电 模型 溶解度 计算流体力学 传质系数 |
| 其他题名 | Numerical Simulation of Flow-Accelerated Corrosion of Carbon Steel in Single Liquid Phase Flow |
| 学位专业 | 腐蚀科学与防护★ |
| 中文摘要 | 流动加速腐蚀（Flow-Accelerated Corrosion，FAC）是导致碳钢材料性能退化的一种现象，这种现象主要发生在核电站二回路中，并且在世界各国核电站中已经引发了很多事故。本文在合理的假定下，采用数值模拟的方法，研究了碳钢在不同管道形状单相流中的流动加速腐蚀速率以及腐蚀敏感部位。 采用流体力学的方法，根据质量、动量和能量守恒原理，应用壁函数、 湍流运动模型，确立了计算流体力学的方法和传质模型；然后根据流动加速腐蚀发生的过程以及主要影响因素，建立了碳钢在不同管道形状单相流中的流动加速腐蚀模型。 运用所建立的模型计算了直管的流动加速腐蚀情况。结果表明，流动加速腐蚀速率受温度、pH值和流速的影响非常大。随着温度的升高，流动加速腐蚀速率先增大后减小，在150℃左右达到最大值；随着pH值的增大，流动加速腐蚀速率迅速减小，这主要是因为pH的增大使得Fe3O4的溶解度迅速减小，导致Fe3O4氧化膜溶解缓慢；流速的增大使得流体边界层厚度迅速减小，传质加快从而使得流动加速腐蚀速率也迅速增大。数值计算的结果和实验的结果基本一致，说明采取的假设是合理的，建立的流动加速腐蚀模型是正确的。此结果对核电站预防FAC事故的发生有重要的意义。 采用所建立的模型计算了突扩管和变径管的腐蚀敏感部位。对于突扩管，流体在直径突变处形成了旋涡，并在此处形成了较大的壁面剪切应力，致使形成了较大的流动腐蚀速率；对于变径管，随着倾斜角度的不同，腐蚀情况也发生变化，在倾斜角度小于30o时，在过渡段的腐蚀极值点消失，腐蚀情况趋于平稳。 最后利用模型计算了三维弯管的腐蚀敏感部位。结果表明，在上游内侧、弯管内侧以及下游外侧的腐蚀速率较大。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 81 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17257]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘忠. 单相流条件下碳钢管流动加速腐蚀的数值模拟[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2009. |
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