本发明涉及管道输送领域，具体涉及一种具有宏观凸包结构的抗冲蚀弯管。
背景技术：
1、在油气输送过程中，固体杂质颗粒的冲刷腐蚀是造成管道失效的重要原因，大量携砂流体在一段时间内以一定角度和速度不断冲击管道内壁，造成管道穿孔、破裂继而引发安全事故。与直管段相比弯管弯头处的冲蚀磨损程度最为严重，因此采用何种方法来提高弯管的抗冲蚀性能是迫切需要解决的实际问题。
2、目前，有效提高弯管抗冲蚀性能的传统方法包含：增加管道壁厚、降低流体流速及管道内表面涂敷防腐涂层等。近年来研究学者提出了一些提高弯管抗冲蚀性能的新方法，例如，在直管段改变管道内部结构，即在携砂流体到达弯头前，在直管段提前改变流场及颗粒运动轨迹，达到减缓冲蚀的目的；基于仿生学理论基础在弯头处改变内部结构，即在弯头内壁局部改变流体流动状态，达到提高弯管抗冲蚀性能目的。
3、上述方法虽然都可在一定程度上提高弯管的抗冲蚀性能，但效果均不显著，依据现有数据可知，新方法可将弯头处的抗冲蚀性能提高10％-20％，但仍然存在一定局限性，无法显著提高抗冲蚀性能，说明上述方法依旧存在一定的设计缺陷，例如成本较高、结构复杂、实现困难、只在局部做出改变导致效果不明显等，因此急需设计出一种更加高效、经济的新方法来解决弯管冲蚀问题。
技术实现思路
1、为解决背景技术中所提出的弯管冲蚀问题，本发明提出了一种具有宏观凸包结构的抗冲蚀弯管，以有效提高弯管的抗冲蚀性能。
2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
3、一种具有宏观凸包结构的抗冲蚀弯管，包括水平管段、垂直管段和具有凸包结构的弯头构成，凸包结构与弯头为一体组成，弯管弯曲半径与水平/垂直管段直径之比为2。
4、本发明进一步设置为，水平与垂直管段内外径相同，且弯头、水平管段和垂直管段内径相等，水平管道长度为管道内径的十倍以上，保证管道内流体可充分流动，便于观察结果。
5、本发明进一步设置为，凸包结构位置中心与水平方向夹角为140°。
6、本发明进一步设置为，凸包结构为半径为11mm的球体一部分，弯管直径与球体半径之比为1.36。
7、本发明进一步设置为，凸包轴向深度为7.3mm，凸包截面积与半径为11mm的圆面积之比约为3.4。
8、本发明进一步设置为，凸包结构具有吸附固体颗粒作用，使得颗粒在冲击弯头内壁前，改变自身运动轨迹，降低颗粒与壁面接触频率，从而减缓冲蚀。
9、本发明进一步设置为，凸包结构具有消耗作用，吸附于凸包腔中的颗粒由于运动轨迹发生变化，导致相互之间发生碰撞，彼此消耗，撞击后的颗粒体积变小，更易受到流体作用，从而减缓冲蚀。
10、本发明进一步设置为，凸包结构具有改变流场的作用，可使近壁面流体流速显著降低，形成低速逆流区，从而减缓冲蚀。
11、本发明进一步设置为，凸包结构的抗冲蚀能力与传统方法相比具有明显提升，基于此方法可为解决弯管冲蚀问题提供一种新思路、新方法。
12、通过弯头处凸包结构的吸附及消耗作用，改变颗粒的运动轨迹，降低颗粒近壁面流速，并在凸包腔中使得颗粒彼此之间发生相互碰撞、消耗，冲蚀磨损程度随之降低，以达到提高弯管内抗冲蚀效果目的，延长弯管使用使命。
13、综上所述，本发明主要具有以下有益效果：
14、(1)具有凸包结构的弯头，使原来直接撞击弯头内壁面的固体颗粒改变运动轨迹，在吸附作用下缓解了近壁面大量颗粒的集中冲蚀磨损，有效降低了颗粒与壁面的接触频率，缓解冲蚀的发生，提高弯头的抗冲蚀性能。
15、(2)在凸包结构的吸附作用下，大量颗粒在凸包腔中运动，相互撞击，不断分解颗粒，使撞击后的颗粒更易受到流体作用，达到减缓冲蚀目的。
16、(3)凸包结构的存在，使得吸附后离开凸包腔中的固体颗粒汇集于下游管道空间中部，可有效降低与壁面的接触频率，减缓冲蚀。
17、(4)相较于传统提高弯管抗冲蚀方法，此设计结构效果较明显，对比普通弯管抗冲蚀性能可有效提升约26％，且具有成本低、结构简单、易于实现、绿色节能等优点。
1.一种具有宏观凸包结构的抗冲蚀弯管，其特征在于，包括水平管段、垂直管段和具有凸包结构的弯头构成，凸包结构与弯头为一体组成。
2.如权利要求1中所述的一种具有宏观凸包结构的抗冲蚀弯管，其特征在于，弯径比为2，水平与垂直管段的内外径相同，水平管道长度为管道内径的十倍以上，弯头、水平管段和垂直管段内径相等。
3.如权利要求1中所述的一种具有宏观凸包结构的抗冲蚀弯管，其特征在于，凸包结构位置中心与水平方向夹角为140°。
4.如权利要求1中所述的一种具有宏观凸包结构的抗冲蚀弯管，其特征在于，凸包结构为半径为11mm的球体一部分，弯管直径与球体半径之比为约为1.36。
5.如权利要求1中所述的一种具有宏观凸包结构的抗冲蚀弯管，其特征在于，凸包轴向深度为7.3mm，半径为11mm的圆面积与凸包截面积之比约为3.4。
6.如权利要求1中所述的一种具有宏观凸包结构的抗冲蚀弯管，其特征在于，凸包结构具有吸附固体颗粒作用，使得颗粒在凸包腔内发生碰撞，互相消耗。
7.如权利要求1中所述的一种具有宏观凸包结构的抗冲蚀弯管，其特征在于，凸包结构具有改变流场的作用，并可使近壁面流体流速显著降低，形成低速逆流区。
8.如权利要求1中所述的一种具有宏观凸包结构的抗冲蚀弯管，其特征在于，凸包结构的抗冲蚀能力与传统方法相比具有显著提升，基于此方法可为解决弯管冲蚀问题提供一种新思路、新方法。
