油库高粘油品输转作业新方法

创造性提出了一种采用管道热边界层减阻与高粘泵匹配,实现油库高粘油品不升温直接输转作业的新方法,并在多个油库成功应用,取得了较好效果.该技术方法采用管道加热、储罐引油、高粘泵输送相结合,设备简单,能耗低,易于自动控制.该方法主要适用于短距离、小口径高粘油品管道输转作业,最佳范围是管长L≤5 km,管径D≤200 mm.目前,人们对利用热边界层进行减阻的意义认识还不深刻,随着管道热边界层减阻理论的建立和完善,该技术方法必将在更多短距离、小口径高粘性液体领域的管道输转作业中得到应用,并产生显著的社会和经济效益.     

管道热边界层减阻理论的应用研究

全面研究了高粘性液体管道流动的热边界层减阻理论的应用。利用管道热边界层理论中关于边界层的温度分布及层流、紊流时热边界层厚度的计算表达式,推证了管壁热流量及定性温度的计算表达式,利用指数型的粘温特性方程,采用积分方法推出了管道热边界层流动中层流和紊流摩擦水头损失的计算公式,并给出了设计应用实例。计算结果表明,对于高粘液体短管输送,其流动一般均为边界层入口段,热边界层减阻的最佳范围大致是管长L≤5km,管径D≤200mm。     

热边界层减阻管道加热方式综合评判

人们还没有完全认识到利用热边界层进行减阻的重要意义.随着管道热边界层减阻技术的广泛应用,对于节约能源、降低投资、减少劳动强度、提高作业效率具有十分重要的意义.考虑到选择要素(如可靠性、经济性)指标具有不相容性和模糊性等特点,加之又没有相应的评价指标,为保证选用的科学性,采用综合评判法对其进行评判.从评判模型实例得出:管道电加热热边界层减阻的运行费用只有蒸汽加热的1/25～1/29,具有非常高的经济效益.电热带法能适应各种连接复杂的管道,对于输送距离较短的油库高粘性液体较佳.     

传热对水边界层流动的影响

本文评述了壁面传热对水边界层流体流动及其阻力的影响,同时分析了加热减阻的应用及其影响因素。传热不仅对层流流动、层流向湍流的转捩以及湍流流动有明显的影响,而且对流动分离以及由分离引起的空化也有显著影响。以热脉冲加热的主动式加热方式既可用来产生和消除边界层的T-S波,也能用来控制边界层的分离。因此,热控制技术可望在控制边界层转捩和分离,减小流动阻力等方面得到应用。     

热边界层流动中管道的热损失

在高粘液体管道输送中,利用热边界层减阻需确定热流量的计算。热边界层流动中管道的各种热损失是总热流量的一部分。热损失有管内、管外及保温层三种形式。管外热损失是向周围的空气散发的,通过对流的形式发生。管内的热损失是导热或对流。保温层的热损失主要是导热。利用热边界层理论的成果,给出了各种传热系数和管道热损失的计算公式,并给出了多个计算实例。     

管道热边界层理论的研究

研究了高粘性液体管道流动的热边界层理论。利用圆柱坐标粘性流运动基本微分方程,提出了管道热边界层方程,推导出边界层中的温度分布以及层流和紊流时热边界层厚度的常微分方程和解析解计算表达式,并通过Matlab编程实例,给出了热边界层厚度解析解与数值解的比较。计算结果表明:1)粘性的影响将使得热边界层的发展加快,随着粘性和流量的增大,其影响将更加显著;2)紊流时热边界层的发展比层流时要慢。     

不同形状随行波湍流边界层减阻特性研究

针对U型,V型,半圆型三种不同形状的随行波,对它们的湍流边界层减阻特性进行了研究.通过比较其粘性底层厚度,湍流强度,壁面剪切应力,摩擦阻力系数,得出:V型和U型湍流边界层阻力特性相似,且均优于半圆型随行波;U型随行波减阻效果比顶角角度较小的V型稍好,但是如果将V型顶角增大会得到更好的减阻效果.     

棱纹面与洛仑兹力对湍流边界层特性影响的比较

用氢气泡技术对棱纹面平板以及施加行波式洛仑兹力的平板水边界层开展流动显示实验研究,探讨棱纹面与行波式洛仑兹力影响湍流边界层相干结构的作用机理.实验结果表明,棱纹面与洛仑兹力促进了边界层由层流向湍流的转捩;而对于湍流边界层,在一定的无量纲参数范围内棱纹面与行波式洛仑兹力都能实现边界层的局部减阻,相应地湍流边界层粘性底层低速条带平均间距有所增加.     

高超声速飞行器边界层外缘参数仿真分析

以高超声速飞行器为研究对象,构建快速准确计算高超声速飞行器无黏边界层外缘参数的计算方法。拟合空气比热、比热比随温度变化曲线,建立空气属性温度划分准则。基于不同空气属性建立高超声速飞行器边界层外缘参数工程与数值计算模型,采用钝双锥模型,对比分析工程估算、无黏数值及有黏数值计算方法的计算结果。结果表明,0°攻角状态下,基于无黏流场的数值计算与工程估算和有黏数值计算的压强最大差值分别为1.19%和2.39%;10°攻角状态下,最大差值分别为5%和50%;从而证明所提出的无黏数值计算方法明显优于工程计算方法,为进一步快速准确计算高超声速飞行器气动热环境奠定了重要基础。     

收缩管道装置层流热边界层理论及应用研究

研究了收缩管道装置层流热边界层理论及其应用。对于速度边界层提出了相似性解的解析结果,给出了速度分布、边界层厚度、摩擦阻力和水头损失的解析计算表达式。对于温度边界层利用管道热边界层方程,推出了温度分布、温度边界层厚度和热流量的计算关系式,并给出了设计应用实例。     

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。     

机动管线便携式混油界面检测仪研制

机动管线大量运用于抢险、救灾、作战等特殊场合,顺序输送多种油品(水)是其主要输送工艺.及时、准确地检测和跟踪混油界面是保证输送油品质量、正确进行混油切割、减少混油损失的关键.根据机动管线特点和使用要求,在分析研究国内外常用混油界面检测技术的基础上,采用超声波“波辐射”法,研制出一种新型便携式混油界面检测仪.     

管线探堵理论分析及实验研究

介绍了管线探堵主要方法及特点。分析了埋地管线水力瞬变探堵的理论基础,建立埋地管线快速探堵的数学模型,进行了数值模拟计算和分析,并进行了实验研究。实验证明,根据水力瞬变特性探堵可以快速准确确定堵点位置。水力瞬变探堵系统具有精度高、速度快、设备简单、使用方便、用途广等特点。     

油品管输带电问题

以油品管输带电问题为专题,参考大量国外文献,结合笔者近年的研究,以便于石油储运工程技术人员掌握、应用和研究为目的,阐明油流带电的原因是油品与管壁接触后产生双电层,油流带走扩散层中的电荷形成冲动电流;论述冲动电流大小与油品物性、管道结构、油流速度等因素的关系;指出金属管道接地可消除管壁电荷、防止电荷聚积,但不能导走油流里的电荷;说明绝缘管道的要害是管壁会聚积电荷,可能导致刷形放电和击穿放电,缩短管子寿命,危及管输安全。     

帐篷辐射供暖试验研究

帐篷具有特殊的围护结构,其供暖不同于其他建筑。从特殊的使用及功能要求出发,确定研制以导电涂料发热为机理的新型电热供暖装置,制定并实现了其基本性能指标。针对帐篷在寒区取暖的现状,选择了较为合理的供暖方式,有效地解决了寒冷地区帐篷的供暖问题。分别在环境试验室模拟条件和自然气候条件下进行了低温供暖升温试验,通过试验研究了电热涂料辐射供暖的热舒适性和实测能耗,对试验结果进行了理论分析。试验表明对帐篷采用辐射方式供暖是一种高效的解决方案。     

联合战役油料输送系统模拟模型及优化研究

油料输送是联合战役油料保障中的重要环节,其本质是一个受多种随机因素影响的复杂过程。以运筹学的排队论为建模指导思想,将联合战役油料输送视为一个由多个子系统组成的排队系统,在这一系统中有活动实体(油料)在其中流动。对此动态过程进行模拟分析,结合优化技术,定量分析各种输送方案的军事经济效益,为组织计划联合战役油料输送提供有效的决策支持。     

管输水力摩阻不分区计算与实验研究

长输管道输送一般处于紊流区,紊流区的水力摩阻计算一直采用分区计算的方法,涉及到的公式较多,使用起来不方便,并且分区附近存在数值跃变;由于混合摩擦区的计算通常采用近似公式,误差增加,最大甚至可达百分之十几。科尔布鲁克公式被公认为是计算混合摩擦区摩阻因数的准确公式,也可近似地用于水力光滑区和完全粗糙区的计算。文中给出了基于科尔布鲁克公式的水力摩阻计算公式,用该公式统一紊流区水力摩阻计算,并对不同油品在同一管道中流动的水力摩阻损失进行了实验研究,用实验数据分析了水力摩阻计算公式的误差。研究表明,紊流区的水力摩阻计算可不分区,均采用科尔布鲁克公式,以利于工程计算,同时可提高混合摩擦区的计算精度。