基于AMESim的脐带缆液压传输特性及等效方法仿真研究

分析脐带缆液压管线传输特性,提出等效方法。应用AMESim建立脐带缆液压管线液压仿真系统,进行仿真模拟,分析仿真结果,研究脐带缆的液压传输特性,并与相似性原理下脐带缆液压传输特性参数进行相对分析,确定脐带缆液压特性参数液阻、液容、液感在液压系统中的表现形式。根据分析结果,确定脐带缆液压传输特性的等效模型的形式,确定液阻、液容、液感的具体等方式,应用AMESim仿真分析了等效方法的等效性,确定了一种脐带缆液压管线的等效模型搭建形式。仿真结果可做为脐带缆液压等效装置搭建的理论参考。     

水下采油树油管悬挂器传热计算分析

水下采油树是深海油气开发的关键设备,油管悬挂器作为采油树核心部件,其传热计算关系到后期油气的流动安全。以传热学理论为基础,分析水下采油树稳态和非稳态条件下传热控制方程及边界条件,对混合天然气比热容、导热系数以及对流换热系数等进行计算。采用数值传热方法建立水下采油树油管悬挂器传热的有限元模型,对油管悬挂器在稳态生产阶段和非稳态停机阶段的温度场分布进行数值模拟。稳态计算结果显示:油管悬挂器内壁温度关于X=0截面对称分布,最高为57℃,为生产的油气温度,最低温度出现在油管悬挂器顶部位置,为21.672℃;停机8 h后,油管悬挂器温度下降到21.66℃;在停机0.5 h内,温降幅度最大,油管悬挂器温度降到25℃,说明内部产出流体在关机初期和采油树本体间的热量交换剧烈;2 h后温度逐渐接近海水温度,最终达到稳态。     

基于AMESim水下液压控制系统仿真分析

复合电液控制是目前深水油气田开发应用较多的控制方式。对水下液压控制系统进行分析,对主要的液压参数如操作压力,HPU蓄能器、水下蓄能器容积进行计算;依据南海某油气田工程实际,应用AMESim建立水下电液复合控制系统充压仿真模型,仿真模拟不同脐带缆管径对系统充压和ESD的影响,并利用AMESim仿真软件对南海某油田液压控制系统典型工况进行建模和动态仿真。仿真结果表明,该液压系统的各项性能指标均满足相应标准规范和工程的要求。该仿真研究为脐带缆管径选择提供参考,对水下液压控制系统的关键元部件选择分析有很好的参考和指导作用。     

脐带缆液压传输特性等效方法

运用相似性原理,将脐带缆管路液压传输特性与电路电力传输特性进行类比分析,建立了脐带缆液压传输特性液阻、液容、液感数学计算模型,提出了脐带缆液压传输特性等效方法,运用细管等效液阻、蓄能器等效液容、液压马达和飞轮组合等效液感,并分析了等效参数的计算方法。运用AMESim软件,通过无负载泄压,比较脐带缆与等效脐带缆仿真的压力-时间特性;通过开启单个和2个执行器,比较脐带缆与等效脐带缆仿真开关阀的时间及开阀时水下蓄能器压力特性,仿真结果表明脐带缆等效装置能较好地模拟脐带缆开关阀特性。开展了脐带缆等效装置无负载泄压和操作单个执行器实验验证,结果表明等效脐带缆实验泄压时间与脐带缆仿真泄压时间基本一致,泄压曲线较为接近;水下蓄能器的压力变化和开关阀门时间均与仿真结果一致,说明脐带缆等效装置能较好地模拟脐带缆液压传输特性,在水下产品联合测试时可用于替代脐带缆。     

天车式半主动钻柱升沉补偿系统多学科仿真分析

为了对天车式半主动钻柱升沉补偿系统样机设计方案进行原理验证,基于SimulationX多学科仿真软件构建了液气回路和多体机械系统联动模型,分别针对被动补偿工况、主被动联合工况和液压介质发生泄漏的工况开展动态响应分析研究。研究表明:该天车式半主动钻柱升沉补偿系统的补偿精度、蓄能器压力波动、被动补偿液压缸结构稳定性达到设计目标和规范的要求。液压介质泄漏量较小时,系统仍能保持补偿功能,符合船级社相关规范的要求。研究结果为我国天车式半主动钻柱升沉补偿系统的研制提供参考。     

离心泵叶轮湿模态及其影响参数分析

采用数值模拟方法,验证了离心泵流道形状的合理性,分析了叶轮干、湿模态的变化规律及叶轮前后盖板曲率半径对叶轮各阶次固有频率的影响。相对干模态,湿模态下离心泵叶轮第1、2阶次固有频率降低24%,第3阶次和第4阶次固有频率分别降低34%和21%,各阶次振型保持一致但振动幅值有明显减小;叶轮前盖板曲率半径为12.3 mm和16.3 mm时,叶轮第1、2阶次固有频率减小而第3、4阶次固有频率增大,叶轮后盖板曲率半径为28 mm和38 mm时,叶轮前4阶次固有频率皆增大。为分析离心泵叶轮的振动特性及结构的优化设计提供了参考。