冲蚀磨损广泛存在于石油、化工、水利等工业管道输送系统中,其中带有固体颗粒和腐蚀性介质的液固两相流会对管道输送系统产生磨损和腐蚀,这会给企业带来巨大的经济损失,也带来巨大的安全隐患,而弯头又是管道输送系统中的典型部件,其发生的冲蚀磨损也最严重,因此,准确地对弯管段液固两相流的流场情况、冲蚀特性进行研究,能够对管道和设备的失效起到预测作用,对弯管的冲蚀研究具有很重要的工程和现实意义。本论文以管道中的302不锈钢弯管冲蚀失效为例,采用数值模拟的方法,研究不同工况介质的物性参数如流速、管径、颗粒直径、管子曲率半径等对弯管的冲蚀失效影响。针对90°弯管内部,利用三维软件Pro-E建立不同管径参数物理模型,采用ICEM软件进行结构化网格划分,利用Fluent中离散相模型DPM,对含砂液固两相流在不同工况介质物性参数下对弯管段进行冲蚀模拟分析,得到在0.5m/s、1m/s、3m/s、5m/s、7m/s、9m/s流速下的压强、速度、剪切力分布情况。结果表明:其最大压强、最大速度、最大剪切力均随着流体介质速度的增大呈抛物线递增;弯管段最大冲蚀率随流速的增大而增大,且在高流速下,冲蚀速率增加较大;随着弯管直径的不断增大,冲蚀速率急剧减小,但在高管径下,冲蚀率增加较缓慢;在速度等外界条件固定时,当颗粒较小时,冲蚀速率逐渐变大,但是趋势较缓慢,当颗粒直径达到一定值时,随着颗粒直径的增大,冲蚀速率增大较为明显;随着弯管弯径比的增加,冲蚀率大小在逐渐减小,并且随着曲率半径的增大,弯管侧壁上的冲蚀率逐渐降低。利用设计的一套弯管冲刷实验装置,采用弯管外壁和内壁不同角度处内置贴片(外壁侧7个和内壁侧5个)的方法进行试验,利用失重法可以得到弯管段内外壁侧不同位置的冲蚀量,并对弯管段实际工况(弯管内径25mm,流速1m/s,颗粒体积分数1%)进行数值模拟,将实验值与根据模拟得出弯管段对应位置的冲蚀量作比较,并结合冲蚀试样表面形貌进行分析,可以看出弯管段发生冲蚀最严重的区域正是紧邻弯管段与弯管下游直管段结合处,刚好和实验所得数据冲蚀最严重区域相符合。结合ANSYS Workbench软件对弯管段产生的破坏进行耦合分析,其结果表明:随着流速的增加,弯管等效应变、等效应力、总位移与流速之间呈抛物线递增性关系。进而根据数值模拟结果和弯管段破坏情况对弯管提出优化,通过添加盲通管和折板,以及改变弯管转向角的方式对弯管提出优化。