悬空管道的安全性评估

土壤滑坡或土壤冲蚀造成一段埋地管道成为悬空。管道悬空严重影响埋地输油管道的安全运行。基于双参数模型地基理论,把悬空管道设定为弹性地基梁,考虑轴向力、内压、内流、外流和土壤刚度系数等因素的作用,建立管道与土壤相互作用的力学模型,计算悬空管道的临界长度评估其安全性。根据管道边界条件和失效模式的不同,分析上述各因素对悬空管道临界长度的影响,进而对悬空管道的屈服失效、屈曲失效、共振和疲劳失效进行安全评估。结论对埋地管道的合理设计、土壤刚度的处理、管道安全性的提高具有工程实际意义。     

输油管道悬空管段过渡长度分析

在地质灾害作用下,埋地输油管道下方的土层下陷或流失会造成管道悬空。悬空管段入土端到埋地段嵌固点的长度定义为悬空管段的过渡长度,其会对悬空管段的固有频率产生很大影响。基于Winkler线性理论,建立管道与土壤相互作用的力学模型,以埋地管段横向位移和轴向位移为零处作为固定边界条件,计算输油管道悬空管段的过渡长度。利用ANSYS软件建立过渡长度有限元模型,计算悬空管段的固有频率,与实测数据对比分析。研究表明,过渡长度对悬空管段的静力分析、振动分析以及输油管道的完整性评价都有非常重要的意义。     

悬空管道固有频率的计算

在地质灾害作用下，输油管道下方的土层下陷或流失会造成管道悬空。当悬空管道发生弯曲变形时，两端埋地管道要对悬空管道产生影响。利用埋设段和悬空管道的受力平衡条件联立求解出两段管道的弯曲变形，并且讨论了不同土壤刚度和管道轴向力条件下悬空管道振动的固有频率，并和工程上推荐使用的简支梁和两端固支梁的静动态特性进行比较。管道大幅振动或共振是管道破坏的重要原因，准确计算悬空管道的固有频率，对悬空管道的静力分析、振动分析以及输油管道的完整性评价都有非常重要的意义。     

机动管线悬空段中有接头的最大悬空长度

机动管线最大悬空长度与管子和连接器的强度,以及允许的最大折转角等因素有关系.对机动管线两种连接接头、不同铺设形式时的挠度和管子折转角进行理论分析.得到它们之间的关系,并在此基础上,分别用两种连接器连接管线构成不同长度的悬空段进行实验.实验结果表明悬空段过长,管子会有塑性变形,可靠性降低;超过允许的折转角度,接头处也可能泄漏.两种连接器连接的悬空段,挠度的大小差别明显.综合分析得出采用两种连接器连接的管线最大悬空长度,可以指导管线的使用.     

圆柱壳在轴向压力作用下的稳定性和振动特性

利用Hamilton原理得出轴向压力作用下圆柱壳位移增量的动力学方程,推导了方程的解析解。通过数值计算,分析了轴向压力作用下圆柱壳的临界屈曲压力随壳体长度变化的曲线,讨论了壳体几何参数(L,h)变化和轴向力幅值变化对振动频率影响的变化曲线。数值计算结果表明,圆柱壳的临界屈曲压力与失稳模态紧密相关;圆柱壳的自振频率随壳体的长度增加而下降,随壳体的厚度增加而提高;圆柱壳的自振频率和最低频率随轴向压力的增大而下降。     

局部腐蚀下耐压船体结构振动特性及稳定性研究

为探究局部腐蚀下耐压圆柱壳的承载特性,在均匀深水压力作用下,针对具有局部腐蚀的环加筋圆柱壳的振动特性及稳定性进行了研究,分析了腐蚀参数对振动特性与临界失稳载荷的影响。通过改变腐蚀面积、腐蚀位置和腐蚀深度,利用有限元软件NASTRAN进行系列仿真分析,得到了含有局部腐蚀环加筋圆柱壳结构的振动特性及失稳破坏模式。结果表明:当腐蚀深度大于3mm时,结构开始出现局部振动模态且固有频率单调下降;静水压力作用下带有局部腐蚀的环加筋圆柱壳一阶固有频率的平方与静水压力呈三段线性关系;在临界载荷方面,当腐蚀深度小于2mm时其对结构的临界失稳载荷几乎没有影响,当腐蚀深度大于2mm时临界载荷随即减小。     

管道瞬态激振响应管长的计算

在水击压力波沿管道传播的过程中，遇到内部流场边界时，就会对管道产生激振响应，从而引起管道的振动。针对管道的激振响应，分别从水击波的简化模型和考虑管道和流体相互作用的固液耦合模型，推导了管道瞬态激振响应中的激振部件间隔管长计算公式，分析比较了简化模型和耦合模型的不同，并且提出一些防止共振的方法。     

载流管道在基础振动下的振动控制

根据舰船管道的实际情况 ,在载流管系的动态响应分析中引入基础振动的影响 .计算分析了舰船管道系统在流体激励、外部干扰力和基础振动情况下的动态响应 .研究了如何减小基础振动对管路系统振动的影响 ,通过计算分析 ,提出了比较有效的减振措施 .     

艉轴轴承支撑长度对水下结构振动与声辐射的影响

从振动模态和能量的角度,研究了艉轴轴承支撑长度变化对推进轴系振动及传递特性的影响。同时,采用FEM/BEM方法,建立了水下结构流固耦合模型,分析得到了结构表面的均方法向速度级、辐射声压级和辐射声功率级频响曲线,并研究了艉轴轴承支撑长度对结构振动和声辐射的影响。结果表明:艉后轴承长度对轴系振动传递影响较大,艉轴轴承支撑长度对结构总体声辐射影响较小。     

内腐蚀缺陷尺寸对DN150承插管线承压能力的影响

为了科学地指导DN150承插管线的使用与管理,采用非线性有限元法对带内腐蚀缺陷的DN150承插管线进行了剩余强度的评估。通过分析和计算,研究了腐蚀缺陷宽度、长度和深度对管线极限承载能力的影响。结果表明：腐蚀缺陷宽度对DN150承插管线的承载能力影响很小,可忽略不计;随着腐蚀缺陷长度的增加,管线的承载能力略微减小,当缺陷长度达到150mm,管道失效压力基本不变;随着腐蚀缺陷深度的增加,管道失效压力呈线性递减,其对管道失效压力的影响程度远远大于腐蚀缺陷长度。     

机动管线水顶油排空油水混合物切割工艺研究

排空是机动管线的一项经常性作业。在水顶油排空过程中,不可避免地会产生混油,因此混油的切割工艺尤为关键。通过对机动管线水顶油排空作业终端混油切割流程、设备操作的分析,提出了采用1个三通球阀代替2个闸阀的切割流程,自行搭建了实验平台,测量了三通球阀的流动特性,论证了三通球阀作为机动管线混油切割阀的可行性。实验表明,新流程的使用降低了切割操作难度,提高了切割作业的快速性和准确性。     

槽头式野战管线水击波速计算方法研究

按照弹性水击理论,管线内发生水力瞬变时,其水击波速取决于管子的弹性、流体的可压缩性和管子受约束的情况。对于给定的输送介质,焊接式固定输油管线的水击波速是一个常数。而槽头式野战管线采用连接器连接,胶圈密封,这种特殊的连接方式改变了管子整体的弹性摸量,从而使水击波速的常规计算方法不再适用。本文研究了野战管线连接器连接方式时水击波速的影响,实验研究了在受到约束时,橡胶的弹性模量随所受压力的变化而变化的规律,推导出野战管线水击波速平均计算方法,推导的公式表明:与焊接式固定管线不同,野战管线的水击波速随管线内压力的增大而增大。     

机动输油管线泵机组仿真模型构建

受经费、人力、装备等因素的制约，机动型输油管线的实装训练往往难以开展，而开展仿真训练则是提高训练水平和效益的重要手段。构建机动输油管线泵机组仿真模型是模拟器研制和管线系统仿真的基础。建立了机动输油管线泵机组柴油机、增速器、离心泵的数学模型，给出了泵机组仿真计算的基本流程，建立了基于统一建模语言（UML）的泵机组仿真模型类图。所提出的建模方法同样适用于滑片泵泵机组。     

DN150装配式管线涡街流量检测装置研制

涡街流量检测技术是振动式流量仪表中应用最广泛的一种,具有测量范围宽、精度较高、重复性好、可靠性高、不受介质物性和组分变化影响、不需精细过滤、流阻小等一系列优点,特别适合在装配式输油管线上应用.介绍了DN150装配式管线涡街流量检测装置,重点介绍研制中解决的几个关键技术问题.     

装配式管线水力瞬变的非线性流固耦合模型

装配式管线是一种重要的油料保障装备,用于地面铺设,属于典型的薄壁弱约束管线系统。根据装配式管线的特点,应用管道弹性变形理论,推导了水力瞬变状态下装配式管线的非线性流固耦合5-方程模型。该模型充分考虑了管道与流体之间的耦合互动效应,耦合形式包含了泊松耦合、摩擦耦合、结合部耦合,以及管线系统的轴向、横向和径向振动耦合,并计及了管道结构阻尼的影响。针对装配式管线的特殊连接约束方式,提出了一种带有扭转弹簧的铰支型约束边界,可通过确定扭转弹簧的弹性系数来建立管线两端的约束边界方程。     

槽头式野战管线水击波速测量研究

液体管道的水击波速受流体压力、温度、分子结构、含气量及管线几何尺寸、管材等因素的影响,准确地确定管线的水击波速是一个相当困难的问题,通过实验测量水击波速是一个常用方法。管线水击波速的常用测量方法有波前法和周期法。综合运用波前法和周期法,设计了实验测量野战管线的水击波速,并将实验结果与笔者先前提出的水击波速计算公式的计算结果作了对比,验证了公式的有效性。     

有限元法在管道水击计算中的应用探索

管道水击基本方程属于一阶双曲型偏微分方程,虽然目前水击主要采用特征线法进行计算,但有限元法也可以求解双曲型方程,据此尝试采用伽辽金加权余量法对管道水击进行有限元数值计算。根据管道水击的基本微分方程组,选取适当的速度、压力插值函数,建立管道水击的有限元模型,并通过实例分析,和特征线法相比较,证实有限元法在管道水击计算中是有应用前景的,有必要作进一步深入研究。     

模块化油料装备单元新型连接接头设计

模块化油料装备具有运用方式灵活、功能模块扩展能力强的优点,既能使油料装备的保障能力显著增强,又方便设计、制造、使用和维修,但各模块单元之间不易实现干式快速连接与分离。为实现油料装备模块单元快速连接、拆卸且无油料漏出,创新设计一种干式快速自封连接接头。该接头用于油料装备模块单元连接时,管路系统能自动接通;各模块单元分离时,管路系统能自动封闭,使各模块单元或组合体形成一个密封体,始终无漏油现象。该干式快速自封连接接头用于模块单元连接或分离,具有简便、快捷且无油料渗出等特点。