不均匀性对NLS孤子的影响

不均匀性对ＮＬＳ孤子的影响段文山（南京大学声学研究所，西北师范大学，兰州·７３００７０）王本仁魏荣爵（南京大学声学研究所南京·２１００９３）近年来，在物理学的各个领域里对孤子与准孤子进行了大量的研究［１～６］，在均匀的充满流体的弹性管道中存在有ＫｄＶ...     

“绿色的”管道阀门--管道阀门帮助工厂提高能源利用率、节约设备使用运行费用

在工厂中，管道阀门承担着非常重要的关键性作用，例如切断流体介质的流动，调节流体介质的流量和改变流体介质的流动方向等。作为工厂自动化设备中的核心元件，管道阀门在提高能源利用率方面有着关键性的作用。本文中您将了解到这方面的实例。     

对旋翼式水表的快速检修

旋翼式水表(以下简称水表)是用于计量流经自来水管道的水总量的测量仪表。适用于小型工业用水和家庭用水。其工作原理是流经管道内流体的动能推动水表计量机构的叶轮旋转，其转速与流体的流速成正比，通过指示机构传递到标度盘上，指针或字轮即指出流体的体积总量。     

输流管道的流体诱发振动稳定性分析

考虑内、外部流体的联合作用,研究输流管道的流体诱发振动稳定性。将外部流体的作用简化为涡激升力,利用Kane方法建立输流管道的二维非线性涡激振动方程。将动力学方程在平衡位置附近线性化,进行输流管道的稳定性分析。探讨不同内外流流速、外部流体的粘滞力系数、管道跨度以及内外流联合作用对管道稳定性的影响。研究结果表明,非线性涡激振动模型更真实地反映输流管道的流体诱发振动稳定性,在内流和管道跨度的影响下,发生耦合模态颤振现象;外部流体粘滞力系数的变化对管道的动力特性有明显的影响;在内外部流体的联合作用下管道的振动特性与各因素单独作用时明显不同。     

滚振试验台液压管道系统的振动特性分析

液压管道系统是跨座式单轨车辆滚动振动试验台的重要组成部分,在设计过程中需要对管道的振动特性进行重点分析。为此,基于单向和双向流固耦合的模态分析方法,采用k-ε 的湍流模型,对比分析管道在不同分析方法下的固有频率和振型;在双向流固耦合基础上分析流体速度和压强对管道的影响。研究表明：单向流固耦合下管道的固有频率均大于双向流固耦合作用下管道的固有频率,相差率达2 %～10 %,相同阶次下的振型形态基本一致;流体压强对管道的固有频率的影响比流体速度大,在一定的压强范围内,管道的固有频率随着流体的压强增加而增加,流体的管道总变形量和等效应力随流体压强和支管流速增加而增加。     

滚振试验台液压管道系统的振动特性分析

液压管道系统是跨座式单轨车辆滚动振动试验台的重要组成部分,在设计过程中需要对管道的振动特性进行重点分析。为此,基于单向和双向流固耦合的模态分析方法,采用k-ε 的湍流模型,对比分析管道在不同分析方法下的固有频率和振型;在双向流固耦合基础上分析流体速度和压强对管道的影响。研究表明：单向流固耦合下管道的固有频率均大于双向流固耦合作用下管道的固有频率,相差率达2 %～10 %,相同阶次下的振型形态基本一致;流体压强对管道的固有频率的影响比流体速度大,在一定的压强范围内,管道的固有频率随着流体的压强增加而增加,流体的管道总变形量和等效应力随流体压强和支管流速增加而增加。     

输流管道耦合动力特性分析

管道中流体和弹性体之间的相互作用是引起管道振动的主要原因,这种流固耦合作用对管道动力特性有直接影响。通过实验和数值分析研究输流管道在流固耦合作用下的振动模态、幅频响应等动力特性的变化规律。根据流体三维波动方程和管道动力学方程之间的耦合关系建立空间输流管道系统的直接流固耦合动力有限元模型,进行管道系统有无流体两种工况下的模态实验。通过和实验结果的对比,验证了输流管道耦合动力学模型的合理性和流体对管道模态的影响,研究了不同频率下流固耦合特性对管道幅频响应的影响及作用机理。发现水介质流体显著降低了管道固有频率,但是在不同频率下流体对管道幅频响应的作用效果并不相同。     

考虑流体渗透压力的管道焊缝内裂纹扩展流固磁耦合方法

为实现利用漏磁法检测在役管道焊缝内裂纹动态扩展问题,本研究提出一种考虑流体渗透压力的管道焊缝内裂纹扩展流固磁耦合方法。通过建立管道焊缝内裂纹扩展的流固磁多物理场模型,来构建流固磁多场耦合方程,并进行管道焊缝内裂纹扩展计算,从而实现管道焊缝内裂纹周围计算域网格重构与管道焊缝内裂纹扩展进程中的漏磁场分析。结果表明,流体渗透压力加速了内裂纹扩展进程。与不考虑流体渗透压力相比,考虑流体渗透压力的管道焊缝受到更严重的威胁。同时,考虑流体渗透压力施加的流固磁多场耦合方法更符合工程实际情况。考虑流体渗透压力的管道焊缝内裂纹扩展流固磁耦合方法能较准确地表征在役管道焊缝内裂纹的扩展程度,判断管道焊缝损伤的危险等级,解决流固磁多场耦合作用下管道焊缝内裂纹扩展表征与评价问题。     

CosmosFloworks在管道流体分析中的应用

随着加工制造技术的升级,传统的流体管道系统设计方法已经不能很好的满足新的需求。CFD(计算机辅助流体动力学计算)作为一项崭新的技术,在流体管道系统设计领域正得到广泛的应用,通过对流体运动的规律进行数值计算,利用如欧拉方程、N-S方程等数学方程组来对整个系统进行计算模拟。本文拟通过利用CFD软件CosmosFloworks在管道流体分析中的简单案例,来讲解在流体管道系统设计过程中应用这一技术带来的的优势和特点。     

管道结构振动有限元法分析及减振研究

 对管道振动机理进行了分析，运用弹性力学理论，建立了管道系统结构振动数学模型，并采用有限元方法，通过计算机仿真，分析了管道系统的结构振动，得出了管道系统结构振动固有频率和振型分布，掌握了结构参数对结构振动的影响规律，并进行了实验验证．     

基于流固耦合的T型管振动特性分析

针对由流体引发的T型管振动问题,采用基于双向流固耦合的模态分析方法,对流体作用下的T型管模态进行分析;在双向流固耦合基础上分析流体压强,流体速度和流体密度对管道固有频率的影响;通过分析管道在流体作用下的应力和变形情况,对T型管振动剧烈的结合部位进行谐响应分析。研究表明:基于双向流固耦合的模态分析可以较确切地反映内部流体作用下的管道模态;在各因素中,流体压强对管道固有频率影响是最大的;当激励频率为第2阶(800 Hz)和第8阶(1 060 Hz)固有频率时,管道的振动响应分别达到峰值。     

竖直管道内冰浆流体流动特性的数值模拟

为研究竖直管道内冰浆流体流动特性,采用基于颗粒动力学理论的两相流双流体模型,通过CFD模拟研究了竖直管道内冰浆流体的等温流动过程。结果表明,在竖直管道内冰浆湍流输送过程中,流速沿管道中心轴线处近似呈对称分布。当冰浆流速较低时,管道截面处冰粒子的速度分布梯度较小,浓度分布趋于均匀,而随着冰浆流速升高,冰粒子的流场及浓度场均呈现出一定的梯级分布:管道近壁面处冰粒子浓度较低,而管道中心处冰粒子浓度较高,并在略偏于管道中心轴线位置处冰粒子浓度达到峰值。竖直管道内冰浆流体的流向变化对速度分布影响较弱,但对冰粒子浓度分布会产生一定影响,进而使得冰浆流体的管道压降在不同流向时存在着一定差异。     

外部流体作用下管道输送流固耦合效应偏移分析

采用数值方法分析管道结构-外部流体相互耦合效应对管道输送过程中管道自由端偏移的影响。这次调查中管道结构-流体耦合效应被充分考虑,流体域与结构域通过拉格朗日-欧拉公式化来表述。以垂直悬臂提升管道为研究对象,应用有限元软件ADINA对其外部流体-管道结构进行流固耦合特性研究。研究结果表明：（1）管道上端不论是采取固接还是铰接支撑,外部流场以不同速度冲击管道时,整个管道偏移变化不明显,在同一流速下对管道偏移变化较为显著的地方集中在管道自由端,最大偏移则出现在自由端顶点处;（2）管道上端无论是固结还是铰接,随着管外流体速度增加,X方向最大偏移的增量总是小于Y方向最大偏移的增量;而X方向的最小偏移变化量则大于Y方向相应偏移;（3）同一流速冲击下,固结时Y方向的最小偏移略大于铰接时Y方向的最小偏移,且两者在外部流速为 时出现极大值。     

热力管道无补偿直埋敷设的可行性

针对供热管网的无沟直埋敷设方式，根据管道材料承载能力及土壤与管道保护外壳之间的摩擦力对管道所产生的约束，按照弹性分析的方法，对管道承受的应力情况进行分析，阐述了热力管道采用无补偿直埋敷设的可行性，并提出工程上可采用的方法。     

低温流体输送过程中采用贴壁式温度传感器测温时的传热分析

低温流体的输送广泛采用发泡绝热管道和真空绝热管道,采用贴壁式热电阻温度传感器测量管内流体温度时,影响测量精度的因素很多。运用一维稳态径向传热模型和热阻网络分析了发泡绝热结构和真空绝热结构下的热阻组成及热平衡关系,得到了温度传感器所测的温度与管道流体温度以及外界环境温度之间的计算关系式,并定量分析了接触热阻和真空度对输送液氮管道的温度传感器所测温度的影响。     

管道冲刷腐蚀缺陷对超声测量流体速度的影响

针对管道内流体冲刷腐蚀管壁变薄最终导致管内流体泄漏的问题,采用超声多普勒检测法测量管道内流体速度分布以判断管壁的损伤程度。建立带有缺陷的管道内流体模型,通过CFD数值模拟分析了不同雷诺数以及不同缺陷下管道内流体状态。利用含有不同预制缺陷管壁厚度的有机玻璃作为实验测量对象,超声多普勒检测法测量参量分别为入射频率8MHz,入射角10°。CFD数值模拟以及UVP实验结果均表明,在缺陷不同位置处的流体速度分布具有较大区别,具体表现为在缺陷位置处缺陷越大流体速度分布越平缓;在缺陷临界点位置处产生了涡流现象,随着缺陷的增大和流量的增大,涡流现象将更加明显;在远离缺陷位置后的流体速度分布与缺陷位置前的区别并不明显。     

基于分层模型的功能梯度输流管道耦合振动

基于Timoshenko梁模型,研究了材料属性沿管道壁厚方向呈梯度变化的输流管道的耦合振动。沿厚度方向将功能梯度材料离散为若干层均质材料;考虑流体在轴向的可压缩性及管壁与流体间的摩擦,通过Hamilton原理及流体动量方程、连续方程建立了功能梯度输流管道的耦合振动模型;采用动刚度法对管道单元进行求解,并通过算例分析了功能梯度材料的梯度指数变化对管道动态特性的影响。     

夹层输流管道弹性波频散特征分析

对无限长夹层输流管道的管壁弹性波频散特征、管内流体声波频散特征,以及弹性体与流体声固耦合的波传播频散特征进行了研究与分析.基于铁木辛柯梁模型构建弹性体管道的波数解析式.考虑声固耦合效应,对无限长夹层输流管道的管壁弹性波与管内流体声波相互耦合的波数和模态振型进行了求解.运用参数化扫描,分别计算了管内流体域为水和空气情况下...     

威力巴流量计在企业计量中的应用

一、威力巴流量计的工作原理及特点 威力巴(Verabar)流量计是一种差压式、测量平均速率的传感器，其工作原理是把传感器插入测量管内的流体，通过传感器在流动的流体中所产生的差压进行流量测量。当流体流过探头时，在其前部产生一个高压分布区，高压分布区的压力略高于管道的静压。流体流过探头时速度加快，在其后部产生一个低压分布区。     

流体管道超声导波无损检测

研究工程中流体管道的结构损伤识别技术具有现实的意义。以实现管道损伤定位为目的,探讨超声导波检测技术在流体管道的结构损伤识别中的可行性以及其识别精度。选择材料为20#碳钢的圆管为研究对象,根据频散方程利用数值法求解其各个模态频散曲线。以管中导波的传播原理为基础,从管中导波的模式、频散特征、避开截止频率、传播速度等方面因素选择激励信号,通过Abaqus有限元仿真分析导波在流体管道中的传播机理,利用概率密度函数法实现流体管道损伤定位。最后通过在管道上引入切槽损伤和孔损伤进行实验,对定位方法进行验证,实验结果与仿真分析基本吻合,证明了该方法的工程实用价值。