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。     

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.     

轴向移动内压力梁动力学的动网格法

面向轴向移动内压力梁结构动力学特性研究,采用Lagrangian方法建立了轴向移动内压力梁的运动控制方程,基于有限元动网格法对轴向移动梁运动控制方程进行离散。将内压力作为边界条件,采用Newmark-β时间积分方法计算轴向移动梁动力学响应,并开展动力学特性研究。结果表明,建立的有限元动网格模型能够有效地实现轴向移动内压力梁动力学响应计算。轴向移动内压力梁在收缩运动过程中,自由端振动频率将逐渐增加。悬臂长度对梁自由端振动频率具有显著影响。同时,结构振动频率随内压力的增加而增加。本文中建立的有限元动网格模型能够为轴向移动内压力梁动力学研究提供新方法。     

装配型管线压力波速的计算

装配型管线内含有巨量的连接密封橡胶圈,它们对压力波速有影响.提出一个计及其影响而又简明实用的压力波速计算方法:将胶圈的体积模量并入管内液体的体积模量中,以组合的体积模量计算压力波速,并给出Dg100管线输送汽油和水时的具体数值.     

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。     

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。     

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。     

增压充液贮箱振动特性的理论与实验

结合理论与实验方法研究了增压充液贮箱的振动特性。采用弹性薄壳理论和速度势理论建立了增压充液贮箱的动力学方程组。考虑内部加压对贮箱振动的影响,引入内外压差作用项;考虑弹性壳体与液体间的耦合作用,给出液体动压的表达式。采用经典边界值法计算出贮箱振动频率;设计贮箱模型进行固有振动频率的实验测试。所得计算结果与实验值一致,均表明充液使贮箱振动频率下降,而内部加压使贮箱振动频率增加。进一步分析,得到增压充液贮箱振动频率随波数、贮箱内压、充液密度、贮箱几何参数和材料刚度等因素的变化规律。     

成品油管线泄漏油气扩散分析

成品油管线在运营过程中会发生泄漏,主要原因为管线腐蚀、外力撞击、打孔盗油及水击等,泄漏后油品蒸发扩散形成的爆炸性区域具有很大的危险.通过小孔泄漏模型和大面积泄漏模型对地面管线发生泄漏事故形成的油品蒸气扩散情况进行了分析计算,获得了油品泄漏后距泄漏点的安全距离,计算数据可对管线的抢修提供参考.