Eine der Hauptursachen des Geräteversagens in Umgebungen mit starken Strömungen ist die Oberflächenerosion aufgrund des Auftreffens von Fluidströmungen, die eine hohe Geschwindigkeit aufweisen. Erkenntnisse hinsichtlich der Bereiche, in denen eine Erosion auftreten kann, sind wichtig für das Erzielen einer besseren Haltbarkeit und längeren Lebensdauer.
Verunreinigungen wie Sand, Quarz und Flugasche verursachen bei Umlauf und Aufprall auf Ventile und andere Systemkomponenten eine Materialerosion. In der Öl- und Gasindustrie wird diese duktile Erosion basierend auf "Netzgröße" des Partikels ermittelt. Die Netzgröße entspricht der maximalen Partikelgröße, die wahrscheinlich im System anzutreffen ist. Dieses Phänomen wird auch als "Auswaschen" bezeichnet.
Autodesk Simulation CFD berechnet die Erosion mittels Lagrange-Partikelspuren und Edwards-Modell. Es wird eine niedrige Partikelkonzentration angenommen (keine Anwendung des Slurry-Erosionsmodells), und Ergebnisse werden als skalare Ergebnisgröße dargestellt. Dieses Verfahren ermöglicht einen Designvergleich und führt zu brauchbaren Erosionsprognosen.
Das Erosionsmodell berechnet anhand der Aufprallwinkel- und Brinell-Materialhärte-Daten die Materialmenge, die durch die Fluidströmung abgetragen wird. Dieser Ansatz ermöglicht eine quantitative Identifizierung von Bereichen, die einer Erosion ausgesetzt sind. Das Modell illustriert die Beziehung von Strömungs- und Erosionstrend und ermöglicht eine Reduzierung der Erosion durch Designverbesserungen.
Erosionsbeispiel
Das Ergebnis der Erosionsrate wird in Partikelspuren und auf Wandflächen sichtbar. Partikelspuren zeigen die Wechselwirkung zwischen Strömung und Festkörperhindernissen. Die Erosionsskalarverteilung zeigt die relative Stärke der Erosion.
Im folgenden Beispiel tritt eine Strömung durch ein Ventil ein, dreht und trifft auf die Druckseite des Tellers. Diese Partikelspuren schließen keine Masse mit ein und veranschaulichen nur die Strömungsverteilung:
Wenn auf den Partikelspuren Masse aktiviert ist, kann man sehen, wie Partikel in der Strömung auf die Außenkurve der Biegung und auf einen relativ kleinen Bereich der Tellerseite auftreffen:
Die größte Erosion tritt im äußeren Radius des Bogens und im unteren Teil der Tellerseite auf:
