粒子通过管道的尺寸效应

研究粒子和管道的特征长度,分析粒子穿过管道的过程,以探讨粒子与管道相互作用的尺度效应.在此过程中,采用粒子覆盖管道截面和粒子填充管道空间的方法,推导出截面覆盖度和管道体积填充度的关系式,计算球形粒子通过圆形管道的相关参数.研究结果表明:当管口直径D略小于粒子直径d的2倍时,截面覆盖度最小为25%;当管口直径大于粒子直径的2倍后,覆盖度有大有小,但总的趋势是,随着粒子的直径减小,覆盖度增加;D/d的数量级为102时,覆盖度为86.5%,但当D/d的数量级为105时,覆盖度仍小于90%;在D/d→∞时,覆盖度趋向于1;体积填充度与面积覆盖度具有相似的变化趋势;管口的倒角效应随着D/d的变化而变化,D/d越小,管口的倒角效应越明显.     

埋地热油管道稳定运行条件下热力影响区的确定

建立了埋地热油管道热力影响区的数学模型 ,并用有限元法进行了求解。在此基础上 ,对地温、管内油温、管道直径、管道埋深和土壤导热系数等参数与管道水平方向热力影响范围的关系进行了定量分析 ,分别计算了直径为 4 2 6 ,72 0mm的管道在地温为 2 2 ,15 ,8℃条件下水平方向的热力影响范围。结果表明 ,在其他条件相同时 ,地温越低、管道直径越大或者油温越高 ,管道水平方向热力影响范围越大。在热油管道通常的埋深范围 (1.2～ 1.8m)内 ,埋深变化时 ,水平方向热力影响范围差别不大。计算结果与现场实测结果吻合 ,从而验证了所建模型的合理性     

高温高压管道悬跨段竖向屈曲数值模拟研究

管道悬跨是海底管道的常见工况,在油温和油压作用下,管道会发生竖向整体屈曲.竖向屈曲如果不加以预防或控制将导致管道发生破坏,但是针对悬跨管道竖向屈曲的研究较少.本文利用ABAQUS软件建立了悬跨管道竖向屈曲有限元模型,对悬跨管道的竖向屈曲过程进行了分析,并通过参数分析研究了悬跨长度、管道直径以及管道重量等几个重要参数对其屈曲位移和屈曲轴力的影响.结果表明,悬跨管道同样存在竖向屈曲风险;管道直径和悬跨长度是对其竖向屈曲最重要的两个影响因子;大管道直径以及小悬跨长度会导致跳跃屈曲,工程中应避免出现;小管道直径以及大悬跨长度会产生平滑的变形过程,加以控制,可以保证管道安全.     

埋地热油管道稳定运行条件下热力影响区的确定

建立了埋地热油管道热力影响区的数学模型，并用有限元法进行了求解。在此基础上，对地温、管内油温、管道直径、管道埋深和土壤导热系数等参数与管道水平方向热力影响范围的关系进行了定量分析，分别计算了直径为426，720mm的管道在地温为22，15，8℃条件下水平方向的热力影响范围。结果表明，在其他条件相同时，地温越低、管道直径越大或者油温越高，管道水平方向热力影响范围越大。在热油管道通常的埋深范围(1．2～1．8m)内，埋深变化时，水平方向热力影响范围差别不大。计算结果与现场实测结果吻合，从而验证了所建模型的合理性。     

湿气管道积液在线分离装置优化与方案评估

针对湿天然气管道在积液处理方面存在的问题,设计一种新型轴流导叶式旋流分离装置,提出一种新颖的湿气管道积液在线处理方案,建立管道积液在线处理模拟模型。结果表明:数值模拟与试验测试相结合优化了分离器的结构参数,推荐分离器导流叶片数为6～7个,导流叶片出口角角度为45°,导流体直径与分离器筒体直径比的取值为0.5～0.6;湿气管道间增设分离装置可以有效地降低管道中的总积液量,延长管道积液发展达到稳定的时间;在同等输量以及管道末端压力约束条件下,管道间增设分离装置可以有效地降低管道起点的动力需求,有利于整体工艺流程的节能降耗。     

岩溶管道的折算渗透系数取值探讨

为完善岩溶管道的折算渗透系数计算方法,基于Izbash指数方程,在考虑了局部水头损失和沿程水头损失的条件下推导了岩溶管道的折算渗透系数公式,并通过建立弯折岩溶管道模型验证该方法的合理性。基于此弯折岩溶管道模型,采用单因素分析法,讨论了4种流态分区(层流区、水力光滑区、第二过渡区和水力粗糙区)下折算渗透系数对水流的雷诺系数、岩溶管道直径和弯折角度以及岩溶管道计算长度的响应。结果表明:(a)岩溶管道较短时,大雷诺系数和水流边界条件的急剧变化会产生较大的局部水头损失,此时推导的考虑局部水头损失的折算渗透系数可以较好地反映实际情况。(b)岩溶管道直径对折算渗透系数的影响最大;雷诺系数只在层流区影响较大,其他3个流态区雷诺系数、弯折角度和岩溶管道计算长度的影响与管道直径相比较小。     

长输气管道设计优化模型建立与计算研究

以长输气管道系统建设和运行总费用最小为目标函数建立优化数学模型,约束条件包括站间距约束、管径约束和压比约束等,优化变量为管道设计压力、管道直径、压缩机压比、站间距离等。利用改进的POWELL法对建立优化数学模型进行了计算求解,经过实例计算,模型合理反映出管道系统设置压气站的数量、管道直径、输气设计压力对总费用的影响性,与工程实际设计参数误差较小,对建立的模型可靠性进行了验证。     

小管径管道保温材料选择研究

在保温工程中普遍地存在着这样的认识:只要保温材料足够厚,无论什么保温材料都能起到减少热量损失的作用.根据传热学原理可知,保温层厚度的确对减少热量损失有积极贡献,然而有一个前提条件就是:管道外径必须大于临界热绝缘直径.而在外部环境一定的情况下,临界热绝缘直径仅取决于保温材料的物理性质.当管道外径小于临界热绝缘直径时,管道热损失反而会增大.通过分析了保温层厚度、临界热绝缘直径与管道外径之间的关系,以及这几种关系中对管道保温的影响;并通过计算流体力学数值模拟软件——Fluent对同一管道不同保温材料进行了数值模拟且加以对比.最后得出:在管道保温,特别是对管径较小的管道进行保温时,要注意保温材料的选择.     

直径168 mm管道被动喷射式皮碗结构设计及清洗性能仿真

油气管道内部工况复杂且含有多种化学物质,为减少管道内黑色粉末及固化油泥对管道内检测器运行姿态稳定性及检测效率的影响,提出了一种适用于直径168 mm管道内检测器被动喷射式皮碗结构设计方案,利用有限元模拟仿真分析方法研究了被动喷射式皮碗结构设计的清洗性能。仿真结果表明：开孔角度为30°、开孔高度为15 mm及开孔直径为12 mm的被动式喷射开孔可使管道下游壁面上的流体介质流速达到14.81 m/s,可对黑色粉末进行有效清洗。被动喷射式皮碗结构可有效冲刷并清洗管道壁面黑色粉末,并在一定程度上清理管道内固化油泥,使其分散混合于管道内流体介质中随检测器排出管道外。该被动式喷射孔皮碗结构设计可丰富管道内检测器动力节皮碗设计理念,为相关检测性能优化提供理论指导和技术支撑。     

磁致伸缩超声导波的包覆层轻烃管道检测试验分析

采用磁致伸缩传感器(Ms S)超声导波检测系统,对带包覆层轻烃管道进行在线检测。研究了不同检测频率、管道直径对管道缺陷检测定位精度的影响,并分析了带有黏弹性包覆层环氧树脂对超声导波信号的影响。对114 mm和80 mm两类管道,以三通、弯头等近似为缺陷,分别使用32 k Hz和64 k Hz探头进行检测。检测结果表明:不同检测频率时管道缺陷检测精度不同,频率越高,定位精度越高。管道的直径对导波信号缺陷检测精度有重要影响,采用32 k Hz频率对80 mm管道的定位精度为9.3 cm,远高于114 mm管道的定位精度(17.6 cm)。黏弹性包覆层对检测信号有强烈的衰减,平均衰减速率约为1 d B/m。     

橡胶坝充排水管材料选择及力学分析

考虑坝体荷载、内水压力、温度应力作用下，通过非线性有限元方法，对采用不同材料(钢管和UPVC管)的橡胶坝充排水管的应力进行了分析，论证了采用UPVC管作为橡胶坝充排水管的可行性。     

变形压力钢管的压力脉动

给出了变形压力钢管压力脉动的偏微分方程,并针对压力钢管一端有压力脉动的情形进行了线性化求解,这对于输液管道的稳定性,特别是对水力机组压力钢管内水体共振现象的分析具有一定的实用性．     

钢衬钢纤维自应力混凝土压力管道抗裂性能研究

钢纤维自应力混凝土是一种具有很高抗拉强度的新型结构材料,将其应用到水电站钢衬钢筋混凝土压力管道中,可以明显地改善管道的抗裂能力．通过一系列大比尺管道试验,对比了钢衬钢筋混凝土压力管道、钢衬钢纤维混凝土压力管道,钢衬钢纤维自应力混凝土压力管道抗裂性能．试验结果表明。钢纤维自应力混凝土能够明显地提高压力管道的抗裂承载力．依据试验结果并结合理论推导,给出了钢衬钢纤维自应力混凝土压力管道开裂荷载的计算公式．     

抽水蓄能电站月牙肋岔管设计与分析

结合某抽水蓄能电站的工程实际,对月牙肋岔管及其水压试验方案设计进行了研究．根据工程需要设计了岔管主管和支管水压试验封头．在ANSYS中建立了岔管、封头和水压试验支架的有限元模型,对岔管和封头进行了分析与校核,提取了观测点处的应力值,为岔管的现场水压试验提供了理论依据．     

单环预应力作用下混凝土压力管道受力分析研究

以弹性地基梁理论为基础,提出了无限长、半无限长和有限长预应力混凝土压力管道在单环预应力作用下的内力理论计算公式,并将计算结果与三维有限元分析结果进行了对比。得到了预应力筋束最大间距的计算方法,以保证压力管道各横断面能够建立相同均匀的预压应力;提出了预应力筋束分步张拉施工与荷载控制方法,以减小管壁混凝土的轴向次弯矩。研究结果对避免预应力张拉施工阶段在管壁混凝土内表面出现环形裂缝及合理进行预应力筋束布设等具有一定工程应用价值。     

大尺寸无粘结预应力压力管道受力分析

根据环形预应力作用机理,结合某输水工程压力管道的试验,利用有限元程序ANSYS,建立了一直径为4 m的无粘结预应力混凝土管道有限元计算模型.根据不同的荷载工况,对该模型进行了有限元计算,计算结果与1∶1模型试验结果进行了对比,从而验证了该管道结构力学模型的可靠性以及它在输水工程中应用的可能性.     

某水电站岔管有限元计算及结果分析

利用有限元模拟分析计算是分析压力钢管的受力状况的重要手段之一.借助大型通用有限元计算软件ANSYS对某水电站的压力钢管的岔管部分进行了数值模拟分析,得到该压力钢管的应力分布规律,并指出该管的优化设计的思路.在逐级加载的情况下得到月牙肋部分与周围钢管的一般的应力应变规律.对其他类似工程设计可提供借鉴.     

刘家峡水电厂2#机压力钢管共振的研究

针对刘家峡水电厂2#水力发电机组在低负荷区出现压力钢管水体共振的现象,给出了压力钢管压力脉动的控制方程,并对压力钢管一端有压力脉动的情形进行了线性化求解.试验和理论研究了该水力发电机组的压力钢管水体共振现象,理论结果和试验很吻合.这对于水力发电机组压力钢管水体共振现象的认识和水力故障的判断提供了一定的借鉴和参考.     

坝下游面钢衬钢筋混凝土管非线性有限元分析

采用解析法对某水电站坝下游面钢衬钢筋混凝土压力管道进行初步设计,确定了钢衬厚度和钢筋配置,对其进行整体三维非线性有限元分析,着重研究了在设计荷载作用下,钢衬和钢筋的应力状态以及管周混凝土的开裂特征．采用将非线性有限元分析与规范解析法相结合的方法,先根据非线性有限元计算的结果,分析得到钢衬钢筋混凝土管的钢筋应力,再将其代入规范解析公式,计算出结构的裂缝宽度,并最终提出了满足结构限裂要求的配筋方案．     

水电站坝下游面钢衬钢筋混凝土管道损伤和承载特性

基于混凝土塑性损伤模型,对某水电站坝下游面钢衬钢筋混凝土管道的损伤和承载特性进行了非线性有限元分析.结果表明:在正常运行工况下,裂缝主要出现在位于坝体之外的背管部分,数条贯穿性裂缝将由主变平台延伸至上弯段;主变平台附近管道受力状态复杂,管道断面出现贯通性损伤,可能出现短小而密集的裂缝;温度变化对结构受力影响明显,特别是温降荷载将引起管道外侧损伤区进一步发展,靠近管壁外侧的钢筋拉应力明显上升,因此应注意管道表面的保温和防护.