随着油气开发不断向深水和超深水领域发展,流动保障显得越来越重要。油气输送过程中,管道无法避免的会受到固体颗粒侵蚀作用,而弯头处是受侵蚀最严重的部位之一。事实证明,对于输气管道弯头,气体粘度低,对颗粒拖曳力小,入射颗粒将会脱离流线而以近乎直线的轨迹直接撞击到管壁,造成初始的侵蚀损伤,然后颗粒会随机反弹,并以一定概率能再次返回到管壁上,对其造成第二次碰撞侵蚀。本文针对携沙输气管道弯头部位,采用概率的方法提出一种能够分析碰撞-反弹-碰撞行为的机理模型。首先采用拉格朗日方法直接追踪颗粒在管道中的运动轨迹,探究其规律,并依次得出一次和二次碰撞时的速度大小和方向;而后通过分析单个颗粒的概率性运动行为表征大规模颗粒的整体撞击行为特征;最后引入合理的侵蚀损伤公式分别计算管壁特定位置的一次和二次碰撞侵蚀率,获得最大侵蚀率及其位置,并刻画中心线侵蚀剖面和整个弯头的三维侵蚀剖面。随后,本文选取了大量实验数据用来考察基于二次碰撞理论的机理模型。本机理模型可以对弯头中心线和整个曲面的侵蚀剖面进行计算和分析,而这些在实验中很难测得。此外,本文工作不仅可以证明机理模型的精确度,也可以确定颗粒二次碰撞对携沙输气管道弯头处侵蚀剖面的形成起到了非常重要的作用。