管道不可压缩流体泄漏量与压力变化的关系研究（英文）

实际工程中,大多数的石油运输管道只允许安装压力传感器检测泄漏情况,流量计仅安装在收费口处,而且对于不可压缩流体无法通过临界压力条件计算泄漏量。基于应力应变公式,通过研究管道的微元体受压时管壁的径向位移与管内压强的关系,得出管道体积随管道压力的应变响应。以管道容积膨胀的改变量表征管道中不可压缩流体的泄漏量,得到不可压缩流体的泄漏量计算模型。建立管道受压膨胀的COMSOL模型进行仿真验证,仿真结果和推导公式均表明:管道的体积应变与管道压力呈二次抛物线关系,但当管道内压力变化不大时,二者之间可近似为线性关系。此外,建立实验平台得到了压力为0 MPa～0.8 MPa时的泄漏量,验证了不可压缩流体与压力变化之间的线性关系。理论和实验结果为管道内不可压缩流体泄漏量的计算提供了理论依据。     

管道不可压缩流体泄漏量与压力变化的关系研究

实际工程中,大多数的石油运输管道只允许安装压力传感器检测泄漏情况,流量计仅安装在收费口处,而且对于不可压缩流体无法通过临界压力条件计算泄漏量。基于应力应变公式,通过研究管道的微元体受压时管壁的径向位移与管内压强的关系,得出管道体积随管道压力的应变响应。以管道容积膨胀的改变量表征管道中不可压缩流体的泄漏量,得到不可压缩流体的泄漏量计算模型。建立管道受压膨胀的COMSOL模型进行仿真验证,仿真结果和推导公式均表明管道的体积应变与管道压力呈二次抛物线关系,但当管道内压力变化不大时,二者之间可近似为线性关系。此外,建立实验平台得到了压力为0 MPa~0.8 MPa时的泄漏量,验证了不可压缩流体与压力变化之间的线性关系。理论和实验结果为管道内不可压缩流体泄漏量的计算提供了理论依据。     

基于AMESim的长距离管道液压系统动态特性与优化设计

为研究流体特性及管道参数等对长距离管道系统运行的影响,以海上采油树液压控制系统为原型,采用AMESim建立了长管道液压系统的仿真模型.研究了管道参数及流体属性对管道压力损失及动态特性的影响,并分析了影响长管道液压冲击的因素及改善方法.表明在管道直径、液压油属性不变的前提下,随着管道长度的增加,管道压力损失不断增大,系统负载的速度及位移响应时间增加;随着管道直径的减小,负载速度响应及位移响应逐渐降低,响应时间增加;随着粘度的增加,管道压力损失增加,负载响应时间增加;而流体密度对管道的压力损失、负载速度响应及负载位移响应的变化影响较小.随着管道长度的增加和管道直径的减小,压力冲击峰值有减小的趋势,通过安装蓄能器对压力冲击有明显的改善作用.分析了影响长管道液压系统动态特性的因素,优化了系统参数匹配,对长管道液压系统的设计提供了参考,对实际液压系统的设计具有指导意义.     

基于Fluent的速度入口管径变化的流场分析

管道尺寸的变化会影响流体的流动状态以及管道内压力的分布,目前,人们对这方面的研究以及报道较少。Fluent作为流体力学领域应用最广泛的软件之一,可以比较精确的对流体进行定性定量的模拟。文章对当前常见的湍流模型及经验方程进行分析,确定了最适宜的参数条件,考察了在不同管径以及温度下流体的速度矢量及压力的分布。结果表明管径的变化会影响管道内流体的最高速度以及管道内涡旋的直径,降低温度会导致流体速度有不同程度地提高。     

智能控制压力管道爆破保护系统的水击分析

该文提出了一种压力管道爆破保护系统的工作原理。当输送流体管道发生爆破事故时,可有效解决无人力或外加动力时紧急切断阀门的问题,使流体终止向事故点流动,从而起到保护作用。为更准确分析爆破保护系统主阀关闭时间对水击的影响,文章采用特征线法初步开发了一个管道水击仿真系统,以实例说明管道内压力变化的情况,得出主阀关闭时间,为管道的设计提供理论依据。     

水锤现象对管道中压力的影响

水锤现象是由流体被突然截断时产生的冲击波所造成的。它会造成管路中压力的急剧增加,巨大的压力变化会对联接在管路上的仪表设备产生损坏。比如在容器的液位测量中,突然关闭输出管道中的阀门就会在管道中产生意想不到的巨大压力,如果忽略流体与管路的摩擦及管路的弹性变形,则由于突然关闭阀门所造成的压力增加可表示为:     

微管道流体的流动特性

讨论微流体特性及其测量方法，并进行了微直圆管道内微流体运动特性的初步试验研究。开发一种适于微流体测量的施加和保持压力的方法。以去离子水和直径为１０－５０μｍ直圆管为对象进行一系列试验，并与用Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程式描述的微圆管道流体流动规律进行了比较。     

埋地输氢管道在走滑断层作用下的失效分析

利用X80材料在高压氢环境下的慢应变速率拉伸试验数据,建立输氢管道的非线性材料模型,同时考虑土体材料非线性、管道几何变形非线性以及管土接触非线性等特征,利用ABAQUS模拟研究了埋地X80输氢管道在走滑断层下的力学响应,给出了管道的许用压缩应变值,讨论了断层位移量、输氢压力、断层角等参数对管道失效模式的影响,结果表明:输氢压力对管道的整体应变水平影响较小,管道应变主要由管土相对位移引起,内压引起的薄膜应变可忽略;断层角对管道失效模式具有显著的影响,当断层角小于75°时,管道易发生屈曲失效,当断层角大于75°时,管道易发生拉裂失效。     

一种充气式管道连接卡箍的设计及研究

管道卡箍连接方式安装时,对管道两端外表面密封处的光洁度要求较高、孔的中心轴线要求对齐,且不能根据管内流体压力大小对卡箍压紧力进行动态调节。可利用在卡箍内部安装可充气式气囊的方法来解决上述问题。充气式管道连接卡箍在安装后对气囊进行充气,能将管道两端外表面完全贴合从而保证密封,因此其对管道两端外表面密封处的光洁度要求不高;另外即使两管道的中轴线有一定的偏差,也能通过气囊自适应伸缩能力来保证密封;采用充气式管道连接卡箍后,可根据气囊的充气压力来改变卡箍对管道的压力,也就是具有动态调节压力能力。充气式管道连接卡箍因采用了气囊密封形式,具有独特的柔性特点,使管路具有抗震动的能力,其能吸收来自各方向力的冲击,同时具有抗收缩和膨胀的能力,与焊接、法兰及普通卡箍连接方式相比,管路系统的稳定性增加,更适合温度的变化。     

铜纳米流体的制备及微流动特性研究

采用混合法配制了铜纳米粒子质量分数分别为1%和2%的铜-水纳米流体,通过添加相同质量分数的十二烷基苯磺酸钠分散剂并施加超声振动,使纳米流体的粒子稳定悬浮时间达30~40h。实验研究了所配制的纳米流体在压力驱动下流经直径分别为25μm和50μm的不同长度微圆管道的流动特性,并与蒸馏水流动特性及理论估算值进行了对比,发现纳米流体流量-压力特性基本呈线性关系,与理论估算值存在一定偏差,这主要是由尺度效应等所致。     

介质压差驱动管道机器人速度调控装置的研究

鉴于流体管道裂纹检测的不易,对一种利用管道内流体介质来驱动的新型管道机器人进行研究。该机器人可根据管道传输介质的流速、压力及摩擦负载的变化,实时对管道机器人的行进速度进行调控;构建了一套电机驱动锥阀的新型管道机器人泄流调速装置,并对其调速机理进行了分析,推导出影响机器人行进速度稳定性的负载和通流面积之间的关系。介绍了以压差和速度为反馈环节的双闭环速度调控机理,为流体压差驱动管道机器人速度调节和控制提供了一套新的解决方案。     

气力输送系统T形盲管长度的优化

采用双流体模型，对气力输送系统中T形盲管弯头的3维气固两相流场进行了数值模拟。计算分析结果表明，管道直径和颗粒直径越小，入口速度和固相体积浓度越大，流场压力损失越大。颗粒直径、固相体积浓度、气流入口速度越大，盲管长度△L与管道直径D的比值H应选取较大；H值的选取范围为0．5-3，不同管道直径的压力损失有着相同的变化趋势以及同样的H值。     

管道流体测量无线无源LC谐振式传感技术研究

针对管道内流体测量需求,提出基于LC无线无源谐振式传感技术的测量方法。在绝缘管道外表面设计螺旋型的电容和电感,构成非接触式的流体测量LC传感器,LC谐振频率反映流体参数变化。相比常规的电容式传感技术,LC传感器能实现无源无线测试,可用于非实时性流体检测。对水平式管道内水气两相流,进行了静态的模拟测量,实验表明在直径10 mm的亚克力管道内,随着水相含率从10%增加到100%,传感器谐振频率变化15.51 MHz。     

ANSYS在炼油厂原料油管道中的应用

利用ANSYS软件对原料油管道进行建模、分网、加载分析,得出原料油在一定压力下流经管道的应力图、应变图、位移图,正确反映了原料油在流经管道时应力、应变、位移的变化,为炼油厂管道输送原料油的安全性提供了一个合理的依据。     

爆炸地震波作用下埋地管道流固耦合动力响应研究

为了探讨埋地管道在爆炸地震波作用下的响应问题,在考虑管内运动流体的情况下,利用数值模拟的方法建立了埋地管道外爆流固耦合模型,并进行了动力响应分析。基于该模型,对比分析了运动流体对管道在爆炸地震波作用下的响应影响,并通过设置不同流体压力、不同流体流速进一步探讨管内流体运动状态对管道响应的影响。结果表明,管内运动流体的存在能有效抵抗爆炸地震波给管道带来的振动效应,选取的充液管道模型应力变化范围比空管缩小了88%,随着流体输送压力的升高,爆炸地震波对管道的振动影响越小;随着流体流速的升高,爆炸地震波对管道的振动影响越大,管道振动越明显。     

一种新的评价螺旋管综合性能的方法

重点研究了螺旋管的管道直径、螺旋直径、质量流量对传热系数及压力损失的非线性关系;以传热系数及压力损失为主要优化目标,应用无量纲分析法自定义了螺旋管综合性能评价因子,详细分析了自定义评价因子对螺旋管结构参数及流体质量的优化过程。结果表明:新定义的评价因子计算更方便,更接近工程实际。     

基于oldroyd-B本构模型的磨料流加工壁面滑移仿真分析

基于oldroyd-B粘弹性本构模型,应用POLYFLOW软件对流体磨料在圆管中的壁面滑移状态进行了模拟仿真。将得到的圆管中流体磨料的压力值与磨料流加工机床上测试点的压力值进行比较,得到二者的相对误差不超过5%,验证了模拟仿真的可行性。通过仿真可知,流体磨料在工件壁面上的滑移存在速度临界点。通过比较不同管道入口流量、流体磨料黏度和壁面滑移系数对壁面滑移速度的影响可知,当管道入口流量越大、流体磨料的黏度越高,以及壁面滑移系数越小时,加工过程中的壁面滑移速度越大。     

气液混合流体动态体积弹性模量理论模型研究

体积弹性模量是气液混合流体的基本属性之一,但现有模型与流体压缩和膨胀过程中动态体积弹性模量的匹配度仍有待进一步提高。采用集中参数法,以完全空化模型为基础,结合改进的Henry定律和气体多变过程方程,确定气液混合流体动态体积弹性模量理论模型(Model1)。计算结果表明,由于压缩和膨胀过程中混合流体中自由气体的含量不同,动态体积弹性模量出现较为明显的"迟滞"现象,在相同压力下,压缩过程的计算结果均小于膨胀过程。由参数影响分析可知,不论是压缩过程还是膨胀过程,压力变化周期相同时,初始含气率越高,相同压力下的动态体积弹性模量越小;初始含气率相同且压力高于空气分离压时,压力变化周期越长,相同压力下的动态体积弹性模量越大,且当压力超过空气分离压的时间足够长时,气液混合流体所含空气完全溶解,体积弹性模量基本保持不变。将试验结果与Model1模型、三种稳态模型和另一种动态模型(Sakama模型)进行对比,在压缩与膨胀过程中Mode1模型与试验数据间的拟合优度分别为0.976 3和0.985 9,Sakama模型与试验数据间的拟合优度为0.969 7和0.952 1,说明Mode1模型与试验结果更接近,提高动态体积弹性模量预测的准确性。本项研究可为气液混合流体动态体积弹性模量的准确计算提供理论依据。     

超超临界机组高参数管道膨胀异常分析

现场勘察某1000MW超超临界机组发现,主蒸汽、再热热段恒力弹簧支吊架普遍刻度变化较小,与设计值有较大差异,表明管道存在膨胀不畅的问题.经分析,可知支吊架性能下降是管道膨胀异常的主要原因.建议从管道支吊架荷载性能着手,解决管道膨胀异常问题.同时结合智慧电厂建设,建立管道在线监测平台,提升管道应力管理水平.     

球形止回阀关闭过程流固耦合特性研究

针对现有球形止回阀在关闭过程中结构变形较大,采用FLUENT动网格技术与瞬态动力学进行联合仿真,建立球形止回阀三维模型,通过UDF函数对阀后突然停泵,阀芯关闭过程中管路应力应变情况进行分析。结果表明:阀门关闭后,由于水锤原因引起管道内压力升高,管道内的压力随着时间推移而向上游传播,并且随着传播距离的增加管道内压力值越来越小。在此基础上建立监测点对具体位置上材料的Von-mises应力变化分析,得到在阀门关闭初始时刻和即将闭合时刻的变形最大。