天然气管道悬索跨越结构风致响应研究

针对天然气管道悬索跨越结构的风致响应问题,以普光悬索跨越为例采用等效风荷载方法进行风致响应分析以及结构安全性评价。研究结果表明:抗风索迎风面的应力要远大于背风面的抗风索的应力,两个端点处的应力最大,跨中处的应力值最小。主索主要提供竖向刚度,桥身桁架和抗风索主要提供横桥向的刚度。主索、抗风索和主塔的内力组合的最大值接近于主索和风索的最大允许应力,而桥身桁架和吊索的最大应力值远远小于其最大允许应力,桥身桁架中弦杆的应力大于腹杆。建议进行此类跨越结构设计时在满足结构设计要求下尽可能增大主索和抗风索截面并减小桥身桁架中腹杆截面。     

悬索管道跨越结构静动态有限元仿真

对大型悬索管道跨越结构静动态分析方法进行了系统的研究,以某悬索管道跨越结构设计方案为背景,按照实际结构特点,应用大型有限元分析软件ANSYS建立了三维有限元模型.对有限元计算模型进行静力、模态和风振反应的有限元分析.结果表明:静力计算中,悬索管道跨越结构各构件处于较低的应力状态.模态分析中,得到了结构的前二十阶固有频率.在模态分析的基础上,进一步对管桥进行风振分析.动态分析结果表明,结构加速度响应曲线与输入的数据趋势类同,主索上的应力响应峰值比较小,管桥的应力响应峰值明显增大.     

长输管道悬索跨越结构损伤的试验模拟与识别

结构的损伤会导致结构模态参数的变化,通过获取不同损伤模式下结构的模态参数并经过分析对比,可实现对结构的损伤模式识别.为此,针对咸阳至宝鸡天然气输气管道工程的渭惠渠悬索跨越结构,制作了缩尺比例为1∶8的悬索桥模型结构,针对悬索桥模型结构进行了完好状态和3种基本损伤模式状态下的输入白噪声和地震波的振动试验研究,得到了多组长输管道悬索桥模型结构在完好状态和不同损伤状态下的频率参数;且采用目前广泛应用的神经网络BP网络实现了对长输管道悬索桥完好状态和3种主要损伤模式的识别.     

集中载荷作用下悬索跨越管道的应变响应

为了研究悬索跨越管道受集中载荷作用时的响应情况,通过相似实验和有限元仿真相互验证的方法,搭建了悬索跨越管道相似实验平台,建立了悬索跨越管道有限元仿真模型,进行了无集中载荷、集中载荷作用在管道不同位置处的应变数据实验测试和仿真模拟,分析了每种状态下管道上方的应变分布规律,结果表明：无集中载荷时,整个悬索跨越管道上方的应变呈“W”状分布,两端应变数值最大;集中载荷作用在管道两端时,对整个管道上方的应变分布规律影响不大;集中载荷作用在管道1/4、1/2和3/4位置处时,会导致整个管道的应变发生较大变化。     

主要管道跨越结构形式浅析

从总体结构型式角度介绍了大中型管道跨越结构体系,探讨了斜拉索管道跨越结构特征,根据相关领域研究应用进展,进一步完善和发展管道跨越结构设计分析技术,加快管道建设,提出了管道跨越结构可靠度理论研究的必要性与合理化建议.     

钢-弹性体夹层正交异性桥面板受力性能分析

通过三跨聚氨酯-钢板夹层结构正交异性桥面板空间结构的计算,分析该种夹层桥面板在夹芯层厚度及面板厚度变化时,在不同受力状况和不同截面处各控制点的受力性能.结果表明,夹层桥面板的受力特性在于:在跨中截面中间纵向U形加劲肋上方的夹层板底面纵、横向应力拉压性质与常规受弯构件不同;加劲肋底面纵向应力比截面其它位置大得多,横向应力可忽略;在支点截面中间加劲肋与桥面连接处,聚氨酯芯层纵向应力最大,横向应力可忽略;钢板与聚氨酯结合面的剪切强度大于6 MPa时可满足粘结要求.     

掺氢天然气管道的分层现象

将氢气掺入现役天然气管道中混输是实现氢气大规模、长距离、低成本储运的有效方法,然而随着氢气的掺入,在氢气-天然气密度差的作用下掺氢天然气会呈现体积分数非均匀分布,造成管道局部氢分压和体积分数升高,进而导致管材失效引起泄漏。为降低掺氢天然气管道的安全风险,采用计算流体动力学方法,建立掺氢天然气混合模型,模拟储气瓶静置、管道停输和管道流动工况的氢气体积分数变化,研究掺氢天然气体积分数分布规律。结果表明：掺氢天然气在储气瓶存储和管道停输等静置过程中,氢气逐渐上浮到顶部,甲烷下沉到底部,出现明显的分层现象,且随着压力、掺氢比增大,温度和管径减小,管道重力方向的氢气体积分数梯度增大;掺氢天然气管道以非常小的流速运行时,氢气随着流动逐渐向管道顶部偏移,出现分层现象,且在低温、高压下更易分层;掺氢天然气管道适宜低压高速运行。     

高含硫天然气集输管道泄漏扩散数值模拟

利用CFD软件FLUENT对高含硫天然气集输管道破裂泄漏后的甲烷、硫化氢的扩散进行了数值模拟.结果表明,受重气扩散时沉积效应的影响,高含硫天然气泄漏扩散时近地面的横向污染范围比普通天然气更大,烟云高度明显降低.在自然风速影响下,随海拔高度的增加,危险气体向下风向偏移明显.压力为3.5 MPa、含硫化氢5%的高压天然气管道断裂泄漏2 min后,在环境风速影响下爆炸危险范围为下风向150～290 m,中毒范围为下风向0～270 m.山顶地形条件下的扩散规律与平地类似,山谷地形条件下硫化氢将发生沉积而不利于扩散.     

基于Fluent的天然气管道泄漏传质传热研究

天然气管道泄漏事故时有发生,严重威胁天然气的安全输送.建立了天然气在土壤中流动的传质传热模型,利用计算机仿真软件Fluent对传质传热模型迭代求解.研究表明:天然气在土壤中流动会引起土壤温度场的变化,且温度场具有一定规律.泄漏方向热传导变化梯度较大;泄漏点附近区域温度梯度较大,距离泄漏点较远处温度趋于平稳;接近泄漏点的...     

高含硫天然气管道泄漏H2S扩散规律研究

在高含硫天然气管道中,泄漏事故的风险较高,一旦事故发生,将对周围建筑和居民安全构成严重威胁。本研究聚焦于含5%硫化氢(H₂S)的天然气管道,利用计算流体力学方法对水平泄漏扩散进行了数值模拟。特别研究了风速对泄漏口上游建筑各楼层硫化氢体积分数的影响。主要发现包括：(1)通过在仿真的房屋模型中各楼层设置监测点,观察到随着楼层增高,H₂S气团扩散至房间的时间显著缩短。(2)随着风速的变化,位于高层(第11层至第24层)的房间内H₂S气团扩散时间随风速的增加而减少。而对于低层(第1层至第10层)的房间,在风速低于9 m/s时,H₂S气团扩散时间随风速增加而延长;但当风速超过9 m/s时,扩散时间随风速增加而缩短。这些结果为高含硫天然气管道泄漏事故的应急响应和安全管理提供了重要参考。     

液化天然气泄漏扩散数值模拟

针对液化天然气水面泄漏蒸发产生的低温天然气扩散问题,基于Monin-Obukhov相似理论,使用FLUENT软件,模拟Coyote系列实验3、5.计算结果与实验结果、SLAB和DE-GADIS模型模拟结果比较表明,使用FLUENT软件模拟结果更接近实验数值.同时,通过设定FLUENT软件中壁面的热传导速率和液化天然气的蒸发速率,模拟液化天然气在水面和地面泄漏和扩散过程,结果表明,液化天然气水面泄漏扩散时水面最大体积分数高于地面泄漏扩散情况.     

液化气中硫醇结构组成研究

用化学分离结合GC／DFPD、GC-MS仪器分析方法对液化气中的硫醇结构组成进行了分析研究，建立了易于操作的液化气中硫醇分离流程及硫醇的定性．定量分析方法。结果表明，液化气中主要含有结构比较简单的硫醇，以甲硫醇和乙硫醇为主，这与液化气的组成特点相符合。     

基于刚度等效的钢波纹板 － 减压板力学特性研究

为了探索钢波纹板-减压板的分析方法与力学特性,以一座设置了减压板的钢波纹板小桥为数值算例,通过刚度等效的方法建立了数值模型,验证了模型的合理性,并在此基础上分析了车辆荷载作用下减压板的力学特性。得到结论：设置减压板并不能有效降低钢波纹板结构在恒载作用下产生的内力,反而使结构内力更大;减压板能够有效降低车辆荷载对结构产生的弯矩,比未设置减压板的钢波纹板结构弯矩降低50%以上,但对结构所受轴力的影响不大;最不利的车辆荷载布置为最大轴重作用于拱顶,使钢波纹板产生最大弯矩,设计分析时应加以考虑。     

液化天然气船舶海上泄漏危害性与风险分析

系统地分析了液化天然气船舶泄漏的危险源、泄漏后可能造成的危害,总结了对危害结果造成影响的决定性因素.对开展液化天然气船舶海上运输安全性研究,建立严格有效的液化天然气船舶液货泄漏的预报评估体系与整个液化天然气运输链的正常运行都具有重要的意义.     

普光天然气管道悬索桥地震时程反应研究

为研究普光天然气管道悬索桥动力性能,完成了在天津波作用下的单向和三向一致激励地震时程反应计算。结果表明,在横向地震波激励下,普光天然气管道悬索桥的地震响应主要表现为桥身的横漂和桥塔的横桥向振动,顺桥向和竖向振动效应很小。在顺桥向地震波激励下,悬索桥的各个部位的位移和应力都明显比横桥向地震波激励下的位移小。在竖向地震波激励下,悬索桥的地震响应主要表现为桥身和桥塔的竖向振动,顺桥向和横桥向振动效应很小。对于桥身结构,横桥向的地震波所产生的震害最大,其次为竖向的地震波,顺桥向的地震波所产生的震害最小。对于主塔结构,顺桥向地震波激励下其位移时程曲线波动最大,但顺桥向地震波激励下的主塔应力时程曲线低于横桥向的地震波激励下的应力时程曲线。     

隧道内液化天然气管道泄漏爆炸过程的数值模拟

 为了解隧道内液化天然气(LNG)管道泄漏爆炸事故的发展规律,以某实际工程为例,运用计算流体动力学方法建立隧道内LNG管道泄漏爆炸模型,分别以3种不同的边界条件对LNG泄漏爆炸过程进行了数值模拟计算。针对隧道两端为固壁和设泄压结构2种情况下的爆炸过程,通过数值模拟得到了3种不同泄漏强度条件下隧道内LNG泄漏爆炸峰值超压情况,并以此为依据判定其破坏性。结果表明,隧道两端为固壁或设泄压结构时,在泄漏强度最小及最大2种情况下爆炸形式均为爆燃,会对隧道内设施产生较严重破坏;泄漏强度居中的情况下,则会发生爆燃转爆轰过程,破坏力极强,应避免此种情况的发生。     

液化天然气冷量利用分析及集成优化

为提高液化天然气（LNG）冷量的利用效率,文章通过建立空气分离、低温粉碎和低温冷库等用冷装置的工艺模型,对各装置单独利用LNG冷量时的节能效果和利用过程的火用损进行了计算和分析,并在此基础上将空气分离、低温粉碎和低温冷库进行集成,按照“温度对口、梯级利用”的原则利用LNG的冷量。集成方案中,约-150℃的高压LNG先经空气分离装置利用冷量,再将从中抽出的一股约-101.8℃的LNG用于低温粉碎装置和低温冷库。通过模拟计算,结果表明集成利用时各装置利用LNG冷量的火用损比单独使用降低55.7％以上,使用单位LNG的冷量节省电量最大可达349.0 kWh/t,是单独用于空气分离装置省电量的1.56倍,大大提高了LNG冷量的利用效率。     

天然气液化技术的研究

针对青海天然气甲烷质量分数高的特点,选用带丙烷预冷的混合制冷剂循环,并基于LKP状态方程,在对各单元设备进行分析计算的基础上,对天然气液化全流程进行了热力计算.结果表明:液化率达0.823,单位LNG能耗为1.863kW·h/kg.该流程在西部天然气液化中可优先考虑.     

FLNG液化系统动态特性分析

对浮式液化天然气(FLNG)液化系统中丙烷预冷氮膨胀制冷循环的主要设备建立动态模型,以模拟的液化流程参数为初始参数,对丙烷预冷氮膨胀制冷循环在不同扰动形式下进行动态模拟。结果表明:FLNG制冷系统具有很强的惯性特性,并且对海洋晃动的反应非常明显;对同样信号形式,丙烷预冷剂扰动对LNG出口温度响应强度较小、跟踪误差大,同时响应时间比氮气扰动时响应时间短。     

大跨连续刚构桥材料参数模态敏感性分析

由于大跨连续刚构桥在建造过程中和投入运营以后都可能受到诸多因素影响,导致组成桥梁结构的主要材料性能发生变化。为了研究主材性能变化对大跨连续刚构桥整个结构动力性能的影响,本文以实际工程为依托,采用有限元方法建模,对大跨连续刚构桥进行自振特性分析,讨论了主材弹性模量和容重对结构模态频率的敏感性。研究结果表明:不同材料参数对结构模态频率的敏感性各不相同;材料容重和弹性模量对模态频率的影响效果相反;合拢段的材料参数对桥梁结构低阶模态频率有较强敏感性。