本文以欧拉和拉格朗日气固两相流模型为基础,建立了适用于气体钻井排砂管线高速气体携岩的流动模型和冲蚀模型,并开展了一系列CFD数值模拟研究,揭示了排砂管线内部流场特性、流固耦合变形和Von mises应力分布情况以及冲蚀规律。在此基础上,设计了相应的抑制排砂管线冲蚀失效装置,并进行相应模拟验证。具体涉及以下工作：(1)依据气体钻井实际工况,推导出排砂管线中气体的运动方程；选取了适用于气体钻井排砂管线中气体高速流动的湍流模型及近壁流动模型,确定针对弯管段冲蚀的DPM模型和冲蚀模型；并对CFD数值计算方法以及流固耦合方法进行简要的介绍。(2)研究了排砂管线弯管段流场分布情况,揭示了管径、弯头转角、弯径比和进口速度对排砂管线弯管段压力场和速度场分布的影响规律,同时探索了弯管段壁面剪切应力随弯管长度的变化趋势,并分析得到管径、弯头转角、弯径比和进口速度对弯管段壁面剪切应力的影响规律。(3)基于排砂管线弯管段流场特性,模拟分析了弯管段固体域变形和Von mises应力分布规律。并给出弯径比和进口速度对弯管段变形和Von mises应力大小的影响规律。(4)研究了排砂管线弯管段冲蚀速率分布情况,并以弯管段流场特性为基础,分析得出结构参数(管径、弯头转角、弯径比)和工况参数(进口速度、颗粒浓度、颗粒直径)对弯管段冲蚀速率的影响规律。(5)综合考虑排砂管线冲蚀分布情况和冲蚀影响因素,设计出一种防冲耐磨弯头,并就其防冲结构的防冲蚀特性进行了定性分析。