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。     

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。     

岩土崩塌冲击作用下埋地管道应力与变形分析

基于散体极限平衡条件,利用马斯顿提出的沟内埋管垂直土压力计算模型,对存在冲击荷载情况的埋地管道受力进行分析,同时根据弹性半空间理论对落石冲击荷载情况下管道轴向附加荷载分布情况进行了计算分析。在利用传统的应力设计进行分析校核的同时,应用竖向变形量设计理念,研究了落石垂直冲击管道正上方时管道变形情况,以此来判断管道失效与否,为地质崩塌灾害易发区埋地管道的铺设方式提供理论和实践依据。     

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。     

内压作用下复合材料修复裂纹管道的失效分析

为准确评估在内压作用下纤维复合材料修复含裂纹管道的有效性及失效压力,建立复合材料修复后裂纹管道的失效数值模型。该数值模型通过扩展有限元法模拟管道裂纹的扩展,利用cohesive单元模拟胶层的脱粘失效,复合材料的失效通过最大应力失效准则进行判定。通过静水压爆裂试验对所提失效数值模型进行验证,实验结果与数值计算结果具有较好的一致性。失效数值分析结果表明:当内压增大至一定值后,未修复管道的初始裂纹沿轴向及壁厚方向逐渐扩展,进而使得管道内壁单元扩展成真实裂纹,此时真实裂纹贯穿整个壁厚方向,即认为裂纹管道发生爆裂失效,爆裂失效压力随初始裂纹半长呈指数形式下降。复合材料修复裂纹管道的不同修复工况呈现相同的失效模式:在单调递增的内压作用下,管道内表面首先出现黏结裂纹,而后其外表面裂纹张开趋势急剧上升,使得复合材料层应力急剧上升,达到极限强度而失效。且对于不同的初始裂纹尺寸,存在对应的复合材料缠绕层数临界值。     

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。     

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.     

地基刚度变化对车辆动力特性的影响

根据两自由度车辆振动模型和道路多层离散体系模型,建立了车辆-道路垂向耦合动力分析模型,推导出了车辆-道路系统的动力平衡方程组,并对动力平衡方程组进行了编程求解,分析了地基刚度变化对车辆动荷载和车身加速度的影响.分析表明:地基刚度变化对车身加速度影响不大,在地基刚度达到某一临界值后一定的范围内,地基刚度的变化对动荷系数影响也不再显著,否则,要对地基进行处理.     

埋地输油管道杂散电流腐蚀故障树分析

采用故障树分析方法,对造成埋地输油管道杂散电流腐蚀的因素进行系统分析;以29个基本事件为基础,构建埋地输油管道杂散电流腐蚀故障树。在定性分析中,采用Fussel Vesely法求解得到192个3阶最小割集。在定量分析中,采用专家判断和模糊集理论相结合的方法,计算各基本事件的发生概率,进而求得故障树顶事件的发生概率为3.386×10-4。并以基本事件"保护方式选择不当"为例,按照专家评估、确定权重、将自然语言转化为模糊数、转化为模糊可能性值、转化为模糊失效率5个步骤,求得其模糊失效概率为8.430×10-4。计算得到各基本事件的关键重要度,结果表明,土壤电阻率等8个基本事件具有较大的关键重要度。     

机动管线河流水面铺设牵引力分析与计算

机动管线在穿越河流时常采用水面浮运的方式铺设到对岸,铺设过程中,准确计算管线所受拉力是可靠地设计穿越装备、管线安全施工及运行的关键。建立了水面浮运的数学模型,得出了受力面积的选取方法,利用积分法导出了管线两端拉力的计算公式,指出了影响拉力的因素。采用3种流速方式分别计算出管线两端的拉力并进行了比较,采用符合实际情况的水面流速函数计算出的结果比较合适,对铺设设备的选取提供了理论支撑,对管线铺设有一定的参考价值。     

化学激光器环形与线形分流管道对比的数值分析

环柱型化学激光器中使用的分流管道的总管为环形弯曲管道,支管分布在内侧圆弧或外侧圆弧上,结构与线形分流管道有较大差别。应用计算流体力学方法,对上述各分流管道进行了三维的数值模拟及对比分析。结果表明,线形分流管道总管内的总压高于支管分布在外侧圆弧上的环形管道,但低于支管分布在内侧圆弧上的环形管道;无论是支管分流,抑或环形管道内的二次流现象都会使总管截面上产生径向速度,使得流体流动呈现明显的三维特征;分流管道各支管流量沿主流流动方向基本上是上升的,这与总管的总压分布趋势相反,而与总管的静压分布趋势相似;比较而言,支管分布在外侧圆弧上的环形分流管道的支管流量波动幅度最小,在均匀分配气流方面最具优势,线形分流管道居中,支管分布在内侧圆弧上的环形分流管道最差。     

机动管线水底穿越稳管方法探讨

机动管线水底穿越江河,裸管铺设在河床上,由于水流的作用,通常需要施加压载才能保持稳定.针对机动管线在水底的受力情况,研究管线受力的影响因素,探讨管线能够保持稳定的临界流速,并以DN150管线为例进行计算,得到管线需要施加压载稳管的临界流速;提出采用机动管线配备的管子和器材,以管线充水作为压载的稳管方法,并进行了理论分析...     

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。     

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。     

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。     

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。