模擬 > Creo Flow Analysis > 預處理 > 定義實體 > 粒子 > 實體 > 粒子沖蝕建模
粒子沖蝕建模
沖蝕是由於實體粒子在曲面上重複撞擊而導致材料損失的一種現象。沖蝕會損壞管路、閥和其他流體通道。因此，研究沖蝕率及確定流體通道中容易受到沖蝕的區域十分重要。
基於 CFA 的沖蝕建模包括下列步驟：
1. 透過求解納維-斯托克斯方程式可取得流場資料 (如，速度)。
2. 在流場中釋放粒子，並單獨追蹤粒子以獲得撞擊速度與撞擊角度等資訊。
3. 將粒子的撞擊資訊用於沖蝕方程式，可計算撞擊粒子導致的沖蝕比/沖蝕率或表面質量損失。
沖蝕方程式可供研究各種參數對沖蝕的影響，例如：
參考資料：Mazdak Parsi et al."A comprehensive review of solid particle erosion modeling for oil and gas wells and pipelines applications" (2014)
• 粒子特徵，如大小、形狀、密度、硬度等
• 粒子撞擊資訊，如粒子撞擊速度 、撞擊角度 與粒子間相互作用等
• 目標壁內容，如材料密度、硬度等
沖蝕方程式可用來計算沖蝕率 ，其定義為 (實體粒子撞擊所致的) 壁材料損失量除以撞擊實體粒子的質量。
Creo Flow Analysis 使用下面部分中所述的沖蝕模型：
參考資料：Mazdak Parsi etc. "CFD simulation of sand particle erosion in gas-dominant multiphase flow" (2015)
Finne 模型
Finne 模型的沖蝕方程式如下所示：
其中，
壁材料密度 (kg/m3)
粒子撞擊速度 (m/s)
速度指數 (對於大多數工業應用，等於 2)
維氏硬度 (Pa)
撞擊角度 (度)
* 
此模型會低估粒子撞擊角度大於 時引起的材料損失程度，並預測法向撞擊不會造成沖蝕。
Zhang 模型
Zhang 模型的沖蝕方程式如下所示：
其中，
沖蝕比
壁材料的 Brinell 硬度 (Pa)
粒子形狀係數
粒子撞擊速度 (m/s)
速度指數 (等於 2.41)
撞擊角度函數
對於不同形狀的砂粒，粒子形狀係數 具有下列值：
值
砂粒類型
1.0
尖角或棱角
0.53
半圓角
0.2
全圓角
撞擊角度函數如下所示：
下表列出 的值：
5.40
-10.11
10.93
-6.33
1.42
Oka 模型
Oka 等人的沖蝕方程式如下所示：
方程式 2.406
方程式 2.407
方程式 2.408
方程式 2.409
方程式 2.410
其中，
體積沖蝕率 (mm3/kg)
法向撞擊角度下的沖蝕損壞 (mm3/kg)
參照撞擊速度 (m/s)
粒子直徑 (m)
參照粒子直徑 (m)
Vicker 硬度 (GPa)
下表中顯示方程式 2.406、方程式 2.407、方程式 2.408、方程式 2.409 和方程式 2.410 中使用的不同係數值：
60
-0.12
0.19
0.71
2.4
0.14
-0.94
DNV 模型
DNV 模型的沖蝕方程式如下所示：
其中，
(速度指數)
下表列出了 的值：
9.370
-42.295
110.864
-175.804
170.137
-98.398
31.211
-4.170
Mansouri 模型
Mansouri 模型的沖蝕方程式如下所示：
方程式 2.413
方程式 2.414
其中，
沖蝕比
壁材料的 Brinell 硬度 (Pa)
粒子形狀係數
粒子撞擊速度 (m/s)
速度指數
撞擊角度函數
Vicker 硬度 (Pa)
撞擊角度 (度)
下表包含 Mansouri (2015) 沖蝕方程式的方程式 2.413 與方程式 2.414 中所使用的不同參數值。
0.6947
2.41
0.2
0.85
0.65
4.49e-07
Grant-Tabakoff 模型
Grant-Tabakoff 模型的沖蝕方程式如下所示：
方程式 2.415
其中，
方程式 2.416
其中，
沖蝕比
粒子撞擊速度 (m/s)
撞擊角度 (度)
最大沖蝕角度 (度)
方程式 2.415 中的沖蝕率 定義為撞擊粒子的每個質量單位 (g) 的材料量 (以 mg 為單位)。速度單位為 ft/s。
是最大沖蝕角度。例如，對於鋁合金而言，。
Grant-Tabakoff 模型的不同係數值如下表所示：
3.67e-06
0.585
6e-12
0.0016