顺序输送管道混油浓度PHOENICS数值模拟

针对现有一些顺序输送混油计算公式中存在的问题,在κ-ε紊流模型和使用壁面函数法处理近壁区问题的理论基础上,提出了顺序输送混油新的模型,并利用PHOENICS软件成功地对该模型进行了数值求解.且首次以图像的形式直观地显示出管内的混油浓度分布,并通过浓度曲线的对比,对油品输送次序对混油的影响进行了分析.研究结果表明:计算机模拟能够为顺序输送混油机理的研究提供一个较为准确而便利的手段.同时也对影响混油的其他一些因素(高差、阀件、温度等)的研究提供了参考与帮助.     

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。     

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。     

小型管道混凝机理探讨

研究指出小型管道混凝过程可看作一种典型的活塞流反应器。整个管道混凝动力学机理分凝聚、絮凝和亚沉降三个阶段。根据对管道内水力条件的分析,发现速度梯度G值的沿程变化,更有利于管道内混凝过程的完成。同时,对混凝剂的投加选择也是保证管道混凝过程充分实现的重要因素。混凝剂在水中能否迅速均匀混合,直接反映出混凝效果的好坏。但目前管道内混凝效果的评价仍以传统的G值和GT值为控制指标,有待于进一步的完善。     

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。     

管道弯头对F(1,1)模态导波传播特性影响研究

为研究管道弯头对非轴对称弯曲波传播特性的影响,采用数值模拟方法研究了不同方向F(1,1)模态导波在弯头处的模态转换和散射特性。研究结果表明:不同方向的F(1,1)模态导波会产生不同的模态转换,其与弯头拱背-拱腹的夹角越大,模态转换程度越大,而夹角为0°时无模态转换产生;弯头会改变F(1,1)模态导波的方向并对散射F(1,1)模态导波幅值产生影响;不同于轴对称导波,影响弯曲波在弯头处反射和透射系数的因素除了弯曲半径和频率外,还有弯曲波激励角度。     

一种管道机器人电磁离合器的设计

针对管道检测作业安全性问题,研制了一种确保管道机器人可安全退出管道的电磁离合器。该离合器直径Φ42mm,长220mm,动作行程10mm,结构紧凑,可传递较大转矩。详细介绍了电磁离合器机构及其工作原理,分析计算了磁路与线圈发热量,应用拉格朗日-麦克斯韦方程推导出了该机构吸引力关于气隙长度的关系式,并通过有限元仿真软件对理论计算结果进行验证,对挡铁长度进行优化,最终依据理论结果研制了试验样机。     

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。     

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。     

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。