分岔管道内瓦斯爆炸火焰传播规律实验及数值模拟

为了研究煤矿井下瓦斯爆炸火焰在分岔巷道内的传播规律,自制45°分岔管道实验装置开展甲烷体积分数为9.5%的瓦斯爆炸火焰传播实验,用Fluent 16.0软件模拟分岔管道内瓦斯爆炸火焰传播过程。对比分析实验数据与模拟结果,得到分岔管道瓦斯爆炸火焰传播的变化规律。研究结果表明:1)分岔管道内瓦斯爆炸火焰在分岔处产生漩涡,加速管道内爆炸火焰湍流化,火焰冲击反射现象明显;2)分岔支管截面处爆炸火焰温度、传播速度、冲击波超压与离子电流峰值最大;3)瓦斯爆炸火焰传播的模拟结果与实验数据在数值上存在一定差异,但各参量总体变化趋势相同。研究结果为深入认识井下瓦斯爆炸传播机制和在巷道分岔处采取瓦斯爆炸火焰传播抑制措施提供一定参考。     

埋地天然气管道泄漏量计算与分析

为计算埋地天然气管道泄漏量,获得合理的埋地管道泄漏计算模型与埋地管道土中天然气吸收量,通过分析燃气管道泄漏的模型划分标准,建立等温与等熵模型计算小孔泄漏量。结合天然气管线泄漏强度的实验数据进行对比分析,得出了等熵与等温模型分别为实际小孔泄漏量的上下限;利用菲克定律推导埋地管道泄漏扩散浓度方程,并分析扩散范围,结合工程实例对泄漏量进行计算分析。研究结果表明,小孔泄漏孔径越小,处于爆炸浓度极限的时间越长,危险性越高。根据埋地管道周围土中各点天然气浓度分布规律,提出了土壤吸收量计算方法,改进了地面蒸气云泄漏质量计算方法,结合工程实例定量地给出了土壤的天然气吸收率。     

高压架空型输气管道泄漏扩散数值模拟

基于商业CFD软件FLUENT,选用组分运输模型和k-ε湍流模型,运用PISO求解方法,对以甲烷为主要成分的天然气在空气中的泄漏扩散过程进行数值模拟.得到了不同管内压力和不同泄漏口口径下天然气泄漏量的数值模拟结果,与基于小孔泄漏理论模型计算结果基本吻合.结果表明：管内压力和泄漏量呈线性规律,泄漏口口径和泄漏量呈二次规律;泄漏产生的射流抬高高度随着管内压力的变化明显而随泄漏口口径变化不明显.     

小波分析在管道泄漏信号识别中的应用

利用多尺度小波变换 ,把管道泄漏产生的负压波信号作为瞬态信号 ,来识别管道的局部泄漏特征。以光滑函数的一阶导数作为小波母函数 ,研究了管道泄漏特征信号拐点区间的敏感性 ,突出小波变换系数的局部极值性。分析表明 ,检测信号的小波变换系数极值的奇异性准确地反映了管道检测信号的泄漏特征 ,并且从局部描述了管道泄漏信号的瞬态正则性。对各级尺度系数进行了S形曲线拟合 ,此曲线能够完整地描述管道泄漏瞬变特征 ,其拐点区间描述了管道发生泄漏时的瞬变过程。     

腐蚀管线的剩余寿命预测

预测管线的腐蚀变化趋势及腐蚀对管线结构完整性的危害是评价管线剩余寿命的关键步骤。将影响管线剩余寿命的各种因素看成是分布各异的随机变量 ,建立了预测管线失效的概率数学模型。利用这一模型 ,研究了腐蚀速率、缺陷深度、管道壁厚和工作压力等因素对管线可靠性的影响。结果表明 ,各参数的不确定性越大 ,管线的可靠性越低 ;缺陷深度在腐蚀缺陷形成初期 ,对管线的可靠性有很大影响 ,而随着时间的推移 ,腐蚀速率将对管线的可靠性有较大影响。对一条输油管线 ,基于管线腐蚀检测数据 ,对 1km长度的管道进行失效概率统计分析得到的腐蚀速率能够对管线全线的安全状况做出合理预测 ,从而为管线的进一步维修与检测提供参考资料。     

基于嵌入式系统PDA的地下管线普查与测量

为提高建立数字化地下管网的工作效率,实现测量成图一体化、图库互动的作业模式,探讨了在应用嵌入式系统(Personal Digital Assistant)进行地下管线调查与测量数据采集过程中 ,对其中的Pocket-Access数据库所存储的管线调查属性数据和测量数据进行实时数据访问的问题,给出了数据访问的基本步骤及关键技术,提出了以eMbedded Visual C 为开发工具, 以ADOCE(ActiveX Data Objects for CE)数据访问技术实现数据访问的方法,并应用于某公司开发的地下管线普查与测量系统.生产实践证明,该方法能够快速、高效地进行数据操作,与传统作业手段相比,使作业进度可提高2～4倍.     

波浪作用下管线-海床模型动态响应及液化

基于Biot动力方程,利用COMSOL多物理场有限元计算软件构建了波浪-海床-管线动力响应的计算模型,模拟了一阶斯托克斯波作用下管线周围土体孔压和有效应力分布情况,对海床土体的液化情况进行判断,研究了波浪诱发海床液化及管线失稳的机理.研究过程中采用Partly dynamic动力方程(u-p模式).在Partly dynamic模型中,将海床视为多孔弹性介质,并且将孔压和位移视为场变量,考虑土体位移加速度,忽略孔隙流体惯性项的作用.模型得到验证后的参数研究表明:土体渗透系数、饱和度以及管线埋深、波高等参数对海床的孔压和有效应力影响显著.     

输气管道非稳态优化运行技术研究进展

 天然气在管道系统中流动时,需要依靠压缩机组提供能量,压缩机组的能耗很大,一般可占所输送天然气的3%~5%,因此非常有必要研究输气管道的优化运行问题。本文论述了输气管道系统非稳态优化运行技术的研究现状及发展趋势,总结了国内外研究的典型输气管道非稳态优化运行问题以及采用的数学模型,包括决策变量、目标函数和约束条件等。分析了输气管道非稳态优化运行数学模型的求解难点、主要算法、典型算例及其应用效果。     

热油管道油温波动随机数值模拟及影响因素敏感性分析

综合采用有限容积法、有限差分法、Monte Carlo算法和POD算法建立埋地热油管道沿线油温的随机数值模拟算法,使用Sobol全局敏感性指标进行敏感性分析,综合评价出站油温、流量、压力、埋深、埋深处自然地温、土壤导热系数、油品黏度和密度的随机波动对管道沿线油温波动的影响。计算结果表明:进站油温模拟结果与现场油温均值偏差在0.1℃以内,标准差的偏差为0.006~0.023℃;出站油温、流量、埋深处地温和油品黏度4个参数的不确定性对四堡进站油温波动的敏感性指标之和为77.44%,河西站的该指标为80.86%,进站温度的随机数值模拟中主要考虑这4个参数的不确定性即可。     

顶管电缆隧道施工对邻近建筑物和地下管线的扰动影响

采用离心机物理模型试验和有限元数值计算方法探究了软土地区顶管电缆隧道施工对邻近浅基础建筑物和地下管线的扰动影响,并提出修正Peck公式评估顶管施工对邻近浅基础建筑物的扰动影响.首先,通过离心机物理模型试验,定性分析了顶管电缆隧道施工过程中地层损失率变化对邻近浅基础建筑物和地下管线的影响;其次,将有限元数值计算结果与离心机试验数据进行对比分析,验证有限元计算的有效性;最后,通过有限元模拟结果提出用于评估顶管施工对邻近浅基础建筑物扰动影响的修正Peck公式,并与现场监测数据进行对比分析.研究结果表明:顶管电缆隧道施工对邻近浅基础建筑物和地下管线的扰动影响随着地层损失率的增大而增大,地下管线刚度的增加可以有效减小邻近顶管隧道施工的影响;有限元数值方法可以较好地评估不同地层损失率下顶管隧道的施工工况;修正Peck公式能较好地反映在软黏土区域内顶管电缆隧道开挖对周围地层产生的扰动影响.研究结果可为软黏土地区顶管电缆隧道的施工提供一定参考价值.