基于表面测温的管道内流体流量及截面温度的识别研究

针对输热管道内部流体流量及温度分布的识别问题,提出了基于管道外壁温度分布,使用FLUENT建立管道充分发展段对流换热模型,并联合MATLAB利用有限体积法和Levenberg-Marquardt(L-M)算法形成了识别管道内流体流量及截面温度的新方法。在此基础上,研究了不同工况下管道内流体流量及截面温度的识别问题,讨论了管道表面温度测量误差及测温点个数对算法识别结果的影响。数值实验证明了该方法的有效性和精确性。     

差压式管道内检测机器人驱动力与速度分析

差压式管道内检测机器人是利用管道中流动介质压力差驱动的检测装置，机器人受力情况及周围流场分布对其运动状态有着重要的影响。通过对检测机器人受力分析和数值模拟，讨论了影响给定机器人驱动力的主要因素，得到了以水为流动介质在水平管道情况下，水流速度与机器人稳态速度的近似关系式，为以后进一步研究机器人定位提供帮助。     

涡流阀流量调节特性数值模拟

用数值模拟研究了涡流阀的流量调节特性。在来流总压恒定的条件下,用时间相关法求解了雷诺平均的Ｎａｖｉｅｒ—Ｓｔｏｋｅｓ方程。计算了无控制流和有控制流两种情况,得到了流动参数在流场中的分布和控制流量与喷管流量的关系。计算表明,涡流阀有良好的流量调节特性。     

基于湍流冲击振动的输油管道稳定性研究

要水流冲刷管底形成悬空管道，悬空管道假设为一端固定一端铰支的均质等截面简支梁。在分析管道垂直载荷对悬空管道临界长度影响的基础上，考虑到输油管道振动引起的动应力以及管道振动时的外部阻尼、管道轴向力和内压对管道的作用，对悬空管道进行受力分析，导出管道振动微分方程。以保证管道强度的安全可靠为判据，计算求出悬空管道的临界长度，以便预测管道失稳条件，并对其及时采取稳固及抢修措施。     

纤维缠绕复合材料管道等径三通的强度分析

根据复合材料强度准则中应用最广的Tsai—wu失效准则，利用ANSYS有限元分析软件，对纤维缠绕复合材料管道等径三通强度进行分析。分析结果表明，复合材料管道三通在承受内压时，在主管和支管的连接处会产生应力集中，纤维的缠绕方向不同三通的强度因子会各异，缠绕角在50°～60°时复合材料管道三通的强度最好，此结论可以为纤维缠绕复合材料管道三通的设计制造提供一种有效的参考。     

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。     

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。     

管道直饮水设计秒流量计算方法探讨

管道直饮水设计秒流量尚无统一的计算公式。目前 ,常用的三种计算方法———平方根法、不均匀系数法和概率法各有优缺点。根据管道直饮水的使用特点 ,本文指出了适合直饮水设计的秒流量计算公式和参数 ,计算结果可靠 ,方便易行。     

具有随行波表面的管道流场仿真研究及分析

对内壁具有不同尺寸的V型和半圆型随行波的管道流场进行了多个速度下的数值仿真计算,获得了各模型的微观流场及减阻规律。在建模过程中为减小计算量,采用了二维管道剖面代替三维管道模型的方法,并基于完整性和计算稳定性考虑选用了湍流RNGK-ε模型进行计算。仿真结果表明:在流动中,管道内壁随行波产生的旋涡有利于壁面的减阻,并且旋涡大小与随行波的尺寸有关,减阻效果会随着随行波尺寸的变大而减弱。在仿真速度条件下,半圆型随行波的减阻效果要优于V型随行波。     

非牛顿流体不定常环管流研究

本文采用积分变换的方法,找到了一类非牛顿流体在环形管道中不定常流动的解析解,并进行了数值计算,分析了非牛顿性系数和其他各参数对二阶流体不定常流动的影响,指出当二阶流体非牛顿系数相同时,环管流与一般管流比达到稳定的特征时间较短,并且相应的速度分布、平均速度分布数值均较小。在外半径相同时,环管流内壁的剪应力较之一般管流,其大小随内径而改变。环管流外壁剪应力总相应地小于内壁剪应力。     

格拉管线风险评估方法研究

分析了油气管道风险评估技术在国内外的研究和应用情况,针对格拉管线的技术性能和铺设环境现状,认为处于冻土带和地震高烈度带的管线具有较大的风险,并提出了相应的评估方法。对于穿越冻土管道,提出了定性法和有限元法的两级评估体系;对于穿越地震区的管段,分别从一般场地管道、穿越河流管道、跨越河流管道、穿越断层管道等四部分介绍了评估方法。相应的技术和方法可以用来指导管线的风险评估,以保证其安全、可靠运行。     

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。     

低功耗微处理器中异步流水线设计

随着工艺的不断进步及芯片上资源的不断增加,微处理器设计遇到了一系列问题:为芯片提供一个全局时钟网络越来越困难,时钟扭曲等问题越来越突出,芯片的功耗问题越来越严重.上述这些因素促使人们将注意力逐渐转向异步电路设计.在设计异步微处理器过程中,异步流水线的设计是一个非常重要的问题.首先总结了微处理器设计中出现的各种流水线结构,并给出了相应的异步实现;然后提出了一种异步流水线设计流程,用于加速异步流水线的设计;最后利用提出的流程设计实现了几种异步功能单元,实验结果表明异步电路能够有效降低电路的功耗.     

钢质管道挤压变形过程数值模拟

基于对钢质输油管道挤压变形原理的分析,建立上下刀具加载作用下钢质输油管道挤压变形模型,采用扩展拉格朗日方法求解三维接触挤压问题,完成20号无缝钢挤压变形过程的数值模拟。将模拟试验数据与前人实际试验数据进行对比与验证,模拟结果与实际试验结果吻合。该模型可以用于模拟不同规格管道挤压变形情况,得到管道挤压变形的位移、载荷和应力分布规律,为管道应急抢修提供理论和实践依据。     

Monte-Carlo法在含缺陷管道腐蚀失效概率评定中的应用

腐蚀是引起管道事故的一个主要原因,我国在役长输管道大部分腐蚀严重,因此有必要对含缺陷管道的腐蚀失效概率进行评定.由于B31G规范评定结果偏于保守,因此采用修正的B31G规范对腐蚀缺陷进行评定,考虑到腐蚀缺陷有关参数的不确定性,利用Monte-Carlo法计算含缺陷管道的腐蚀失效概率.通过对一段实际管道腐蚀失效概率的计算,验证了Monte-Carlo法的可行性.     

机动管线流量在线实时监测技术研究

输送流量在线实时监测是准确掌握机动管线运行工况、优化运行方案、分析判断泄漏的关键之一。分析了容积式、速度式和差压式等常用流量监测技术的技术特征与使用条件,根据机动管线的作业特点和要求,优选出涡街流量监测技术作为该管线系统的流量在线实时监测技术;分析了机动管线输送过程中管道振动对涡街流量计计量精度的影响,提出了几种不同的抗振防干扰技术,并应用于机动管线涡街流量监测装置的研制。样机试验表明,采用抗振技术的涡街流量监测装置检测精度能满足机动管线流量在线实时监测需求。     

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。     

火灾对埋地输油管道温度场影响的数值研究

地面发生火灾时,将对土壤、地下管道及输送的油品温度产生影响,原有的热平衡被破坏,建立新的温度场;即便在火灾被扑灭后,一段时间内土壤、管道温度会继续升高,仍有可能造成管道失效。针对此情况建立了非稳态传热模型,进行了数值模拟,并对结果进行了分析。这一模型的建立,为后续的管内输送介质温度分布的研究提供了科学的依据。     

供油挂车泵机油温度变化规律实验研究

通过实验研究了100 mm野战输油管线供油挂车泵运行时及停运后机油温度随时间的变化规律。采用数据拟合、回归分析等数学方法,分别研究了供油挂车泵空载和带负荷两种情况下机油温度的变化规律;针对供油挂车泵各种工作状态,分析了影响机油温度变化的主要因素,建立了温度变化数学模型。研究结果为100 mm和150 mm野战输油管线供、输油挂车泵机组模拟器的研制提供了一定参考。     

多年冻土区管道的设计技术研究

在多年冻土地带铺设油气管道，是国际能源战略发展的必然，但由于冻土具有冻胀和融沉特性，因此，选用合适的管道设计方法保证管道安全运行一直是一大研究热点。通过对多年冻土区管道所承受载荷类型的分析，论证了采用基于应变的管道设计方法的合理性，并着重对拉伸应变极限和压缩应变极限的确定方法进行了探讨，指出在实际设计中，应该选用相对宽松的压缩应变极限值和严格的拉伸应变极限值。