高炉煤气管网水力建模及调度策略

通过分析某钢铁企业高炉煤气管网的结构与设备运行特性，考虑管网压力与流量之间的关系，建立了高炉煤气管网水力模型，用于制订高炉煤气调度策略.案例研究结果显示，1700热轧流量下降时，管网压力随之升高，压力升至上限20kPa时，需依次开启1#和2#放散塔并调节放散量.当放散量达到84400m³/h时，管网压力可维持在允许范围内.4#和6#高炉休风时，管网压力急剧下降，需关停辅助锅炉与2# 80MW煤气发电机组以恢复管网压力.增设煤气柜后，管网压力稳定在13kPa左右.在压力相对误差<0.01%，流量相对误差<0.8%时，各工况模型计算时间较短，为3.59～4.46s.     

导热问题中4种有限体积方案对比

为研究平面导热问题中常用的3种有限体积方案(FVM2、FVM3、FVM4)和新提出的方案(FVM1)的精度差异问题.采用理论推导和实例验证的方法,对解算区域进行三角形网格划分,建立了平面导热问题有限体积法数学模型,推导出了有限体积法解决平面温度场问题的线性方程组,分析了各种有限体积法方案以及有限单元法计算公式的类似性和公式中参数的差异.编制了数值计算软件,结合特例,解算出不同有限体积方案的温度分布,并与理论解进行了对比.研究结果表明:方案FVM1与FEM精度相同,且与理论值基本一致,为最优方案.在不考虑第三类边界情况下,FVM4的精度也与FEM精度相同.该结果对工程计算数值模拟有一定的参考价值.     

弹性力学中三种有限体积法方案的对比

为了研究弹性力学中三种典型的有限体积法方案(FVM1,FVM2和FVM3)的精度差异问题,采用理论推导和算例验证的方法,建立了基于有限体积法原理的力平衡积分方程,利用三角形网格进行离散化,在计算出内部单元和边界单元对力平衡贡献的基础上,对每一种有限体积法方案确立了与有限单元法方案(FEM)刚度方程组相类似的线性方程组,对比所建立的各个方程组的待定系数.结果表明:方案FVM2与FEM精度相同,即为最优方案;在不考虑集中力的情况下,方案FVM3的精度也与FEM相同.最后以一个数值算例,对这三种有限体积法方案进行了对比分析,验证了上述分析.该结果对工程计算数值模拟具有一定的参考价值和指导意义.     

非稳态导热问题有限体积法

为了研究非稳态导热问题中的常用有限体积方案(FVM1)和新提出的有限体积方案(FVM2)的精度差异问题,采用理论推导和实例验证的方法,建立基于有限体积法原理的热平衡积分方程,利用矩形网格进行离散化,建立了平面非稳态热传导问题有限体积法数学模型,推导出与有限单元法(FEM)方案相类似的线性方程组,对比分析所建立的各个方程组中参数的差异.研究结果表明:方案FVM2与FEM精度相同,为较优方案.最后结合一个典型实例,用VB编制了数值计算软件,对比分析这两种方案,验证了上述结果.该结果对工程计算数值模拟有一定的参考价值.     

城市燃气管网的瞬态模拟研究

城市燃气管网节点的压力、流量和温度等参数直接影响整个输配系统的运行。结合燃气管网实际运行工况,建立了包含能量方程在内的城市燃气管网不稳定流数学模型,采用隐式中心有限差分法对方程组线性化,应用Newton-Rapshan法迭代求解,在此基础上采用VC++6.0编制了燃气管网动态仿真软件。对某管网进行计算,得到该管网各节点压力、流量的变化趋势以及各管段压力沿程的变化趋势。通过和国外相关软件的计算结果比较,计算偏差在2%左右。     

天然气集输管网仿真技术研究

通过建立天然气管网管道元件以及非管元件仿真数学模型,采用隐式差分法将偏微分模型转换为有限差分方程,并采用牛顿-拉夫逊法求解模型,最后对某天然气管网进行了仿真分析,结果表明:各管道中的压力没有超过管道允许压力,部分管段压降、流量很小,增输潜力巨大,因此,可以调整输气方案,适当增加输气量.     

软件滤波的示波血压测量算法及Android实现

提出软件滤波与示波法相结合的改进算法.利用三重软件滤波处理,针对传统示波法血压测量中脉搏振荡波提取和波形突变点选择的困难,从混合压力信号采样数据中有效提取出特征明显的脉搏振荡波,通过幅度系数法确定脉搏振荡波中突变点的幅值范围,利用波形判别法仅在该幅值范围内选取突变点,完成舒张压和收缩压的测量.在Matlab中进行仿真,并在Android移动平台上实现.Matlab仿真结果表明:该算法具有较强的可靠性和准确性.     

管道网络拓扑模型与分析计算

为了解决化工过程仿真中管道网络计算的问题,本文运用邻接矩阵描述化工流程中管道网络拓扑结构,通过分析网络中串、并、分、汇4种基本拓扑特征来识别管网,得出流量压力计算的自动建模与求解算法.利用该算法,只需输入管道网络的邻接矩阵,即可自动产生流量压力分布计算的数学模型并进行实时动态求解.并成功将它们应用于实践中,效果良好.     

布袋除尘系统内煤气流运动的数值模拟

采用Fluent软件模拟高炉布袋除尘系统中煤气主管道及箱体内的速度场和流场。数值计算结果表明,随着煤气在主管道中的深入,其速度总体上呈减小趋势;距离煤气主管入口越远,箱体煤气流量越大,但管道直径发生变化处,箱体煤气流量会发生突变;主管入口煤气总流量和密度对进入各个箱体的煤气流量分布影响不大,而主管道直径则对煤气在各个箱体的分布规律影响较大。     

闭式管网系统平衡调节策略

对于空调系统而言,多采用闭式枝状管网,管网阻抗平衡调节是空调系统调试的关键,也是保证各支路流量均衡实现均匀送风的前提,通过测试各支路的压力和流量绘出压力沿程分布图,找到最不利环路,将其阻抗值作为各支路平衡值,其余支路根据阀门的流量特性通过调节其开度实现最终的平衡调节;对于城市燃气、供热、给水系统,大都采用环状管网,此时的管网平衡调节的任务是实现各回路的压力平衡,环状管网相对于枝状管网而言存在一定的复杂性,本文拟采用图论的思想,运用主成分分析的理论对传统的Hardy—cross法进行改进,提高了管网平差的效率。     

复杂铝型材挤压成形有限体积仿真

根据型材挤压成形属于特大变形、热-力耦合、坯料头部存在变形死区等特点，采用欧拉描述有限体积法(FVM)模拟了3级复杂型材的挤压成形过程，避免了传统刚塑性有限元法无法模拟变形死区，拉格朗日描述有限变形弹塑性有限元法难以重划特大变形网格等难题．模拟过程中，采用欧拉描述FVM仿真坏料流动，采用拉格朗日描述有限元法仿真模具变形和应力，采用显式动态接触算法仿真坏料与模具之间的相互作用．确定了兼顾仿真精度和速度的有限体积网格的最小尺寸和单元最大数量，提高了计算效率；建立了6063-T5铝合金在不同变形温度下的系列热-本构-摩擦模型，获得了金属流动、力能、温度、密度变化分布．为工艺和模具参数优化提供了依据．     

基于DEM-FEM耦合的滑坡作用下输气管道动力响应分析

油气长输管道输送距离长,途径地形地貌复杂多样,沿途地质灾害频发对油气管道的安全输送造成严重威胁与破坏。本文以联络线输气管道横向滑坡为例,通过离散元与有限元单向耦合方式,对管道进行滑坡作用下的动力响应分析。首先通过EDEM离散元软件模拟滑坡过程中土体颗粒对管道的动态冲击过程,分析在滑坡过程中土体颗粒与管道的接触变化以及受力变化,然后将管道所受最大滑坡推力作为荷载导入ANSYS中,模拟得到在滑坡及内压协同作用下管道的应力和位移分布,最后将模拟结果与线上监测数据进行对比。结果表明：由离散元模拟得到滑坡作用下输气管道受力时程变化曲线,在第3秒管道受到的滑坡推力最大,将其导入有限元中模拟得到滑坡段管道等效应力、剪切应力与位移分布云图,将等效应力与实际监测数据进行对比,计算得到相对误差在7.30%以内,因此表明该模型具有一定的可靠性。     

Zonal Embedded Grids for LES of Self-Sustaining Structures of Wall Turbulence

<正>Introduction With the development of computation fluid dynamic (CFD) and the need for complicated flow simulation, more and more research has been conducted using com-putational grids. For the multi-block structured grids of large eddy simulation (LES) or direct numerical simu-lation (DNS) frames, the local grid refinement method     

改进蜂群算法在燃气管网布局优化中的应用

城市化的快速发展使得天然气的需求量不断增多,考虑到天然气管网在今后的运输压力会越来越大,所以相关的经济效益和管网利用率需要更加地趋于合理化。文章以管线铺设经济最优为目标函数,将人工蜂群算法应用于城镇燃气管网的优化布局中,并且在基本人工蜂群算法的寻优过程中提出了新的邻域搜索策略,在算法的贪婪选择阶段加入了判别函数,使算法原本存在的缺陷得到了改进。通过仿真结果发现,文章中提出的改进方案能够得到较好的优化结果,在实际天然气输配管网铺设中具有一定的参考价值。     

基于双流体模型的人工煤气管道腐蚀预测

人工煤气管网中广泛存在的多相流动腐蚀是造成人工煤气管道减薄的主要原因。针对现有检测技术难以检测输送复杂介质管道的剩余壁厚的问题,以昆明市燃气管网为例,基于双流体模型进行人工煤气管网的多相流动分析,采用实验与理论研究相结合的方法,确定了人工煤气管道的腐蚀特征,计算得到管道的腐蚀情况,结果表明：管道腐蚀程度主要与持液率和CO₂分压相关;采用多相流动仿真模型平均腐蚀速率为0.054 3 mm/a,全动态多相流模拟的腐蚀预测结果存在明显误差;建立的人工煤气管网腐蚀速率预测模型误差平均值为8.9%,优于全动态多相流模拟多相流腐蚀预测结果。     

输气管道泄漏瞬态仿真分析

针对气体管道可能发生的泄漏工况,基于气体管道瞬变流动模型,结合泄漏边界条件,采用数值解法仿真得到泄漏后管道任一位置压力流量随时间的变化,并通过模型法对泄漏位置实时计算。结果表明：未泄漏稳态计算时,公式法和模型法的计算结果基本相同。管道泄漏后会产生负压波,导致全线压力降低,泄漏点上游流量增大,下游流量减小。压力波先后传播到管道首末端,在传播到管道首末端时会发生反射,随着压力波反射次数的增加,管内压力和流量会逐渐达到稳定状态。气体管道发生泄漏后,压力波向上下游传播,在各点产生的压力波幅呈指数规律衰减。利用管道泄漏后稳定状态时的起终点压力和流量结果计算得到的定位结果与真实值更接近。     

基于动态摩阻的大落差输油管道 不稳定流动模拟

大落差输油管道高程起伏大,压力波动大,易由停泵、关阀等工况引发不稳定流动,导致管道局部压力降低和油品气化,引发弥合水击等现象。为准确预测大落差管道不稳定中流动压力、流量的变化,基于连续性方程、动量方程和能量方程,建立了大落差管道不稳定流动分析模型;结合Brunone-Vitkovsky动态摩阻模型,描述不稳定流动过程中的液体惯性加速带来的附加摩阻损失;采用特征线法和有限差分法求解模型。以某大落差管道中间泵站停泵工况为例,分析基于稳态摩阻与动态摩阻仿真的管道不稳定流动特征。结果表明：在稳定流动工况下,基于稳态摩阻和动态摩阻计算的管道压力、流量参数是一致的,但是在不稳定流动条件下基于动态摩阻计算的压力、流量比稳态摩阻模型值偏低。因此,基于动态模拟方法分析大落差输油管道的不稳定流动,对于提高管道压力、流量等工艺参数的预测精度,制定更加有效的不稳定流动安全防护措施具有重要意义。     

钢铁联合企业煤气系统动态仿真

以钢铁联合企业煤气不平衡理论为基础,分析了富余煤气波动、分配和放散的特点,基于统计学方法建立了煤气系统动态数学模型,并以某钢铁联合企业煤气系统为背景,开发了调试简单的煤气仿真系统.实例仿真计算结果表明:优化分配改进算法能够缓解富余煤气的波动影响;仿真模型能方便地分析几种方案的优劣;通过调整设备参数可以调试理想柜容;采用混合调度能减少煤气放散和管网报警;转炉煤气柜并网运行可提高回收率20%左右;焦炉改造后,煤气柜容量扩大一倍才能实现近零放散.     

基于动态贝叶斯网络的燃气管网燃爆风险分析

针对传统风险分析方法无法实现动态评估的局限性，提出了基于动态贝叶斯网络的燃气管网风险分析模型.基于管道失效原因与事故后果，构建了事故演变全过程网络结构，并运用马尔科夫理论将演变全过程与时间相关联，最终建立了动态贝叶斯风险分析模型.该模型基于贝叶斯理论进行泄漏、致灾模式及后果节点的概率计算，实现了对燃气管网事故的原因诊断及事故发展态势预测.以松原"7.4"燃气爆炸事故为例，应用本模型演示了燃气管网事故推演技术，结果表明:事故是由第三方施工破坏引发燃气泄漏，由于燃气在土壤中的扩散范围不断扩大，扩散范围内受限空间数量不断增加，人员活动情况也更加复杂，进而增大了燃气聚集与点火概率；结合事故现场条件，本模型对这起爆炸概率进行了推演，认为此次燃气爆炸概率将在泄漏60 min后达到42.3%，高于安全泄放概率；该结果与真实情况基本相符，进一步验证了模型的可行性与可靠性.      

基于VMD改进算法的气体管道泄漏检测

为提取气体管道声波信号中的泄漏成分并进行重构,提出一种结合VMD( VMD: Variational Mode Decomposition) 和误差能量算法的特征提取方法。该方法首先利用油气管道泄漏检测系统模拟气体管道的微小泄漏,并采集泄漏声波信号; 然后利用VMD 算法将采集到的泄漏声波信号分解为一系列带宽受限的固有模态;随后,使用误差能量算法选择有效模态; 最后,利用有效模态进行信号重构。通过仿真分析发现,该改进算法可以提取有效模态,利用该方法处理气体管道微小泄漏声波信号,能有效滤除噪声并重构原始信号。