海底真空管道合理支撑间距测算模型与数值分析北大核心CSCD

海底真空管道(SVT)是一种适合穿越海峡、海湾的新型交通方式,其特征是在海床上每隔一定距离修建管墩,其上铺设管道,管道内抽成真空,供车辆高速行驶。由于海水对管道具有浮力作用,有效抵消管道重力荷载,减轻管道弯曲应力,使得管墩对管道的支撑间距可以较大。根据海底真空管道断面结构,分析管道固有频率取值,建立基于刚度条件和基于强度条件的支撑间距测算模型,计算管道自身静荷载、海水浮力荷载,推导单位长度上车辆许允重量算法,进而建立基于车辆动荷载的最大支撑间距计算模型。依据各模型,按钢质管道管径2～3. 4 m,管壁厚度10～30 mm,计算管道最大支撑间距,并进行数值分析。海底真空管道管墩合理支撑间距大于100 m,最大可达500 m,必要时中间加设张力腿。主要制约因素不在管道强度方面,而在于管墩抗压、抗拔和抗横向作用力的能力。提出海底真空管道预浮力法和预重力法概念以及管道设计原理。     

低真空管道磁悬浮列车温度场数值计算

为了研究低真空管道磁悬浮列车表面温度随着列车运行速度和管道真空度变化的分布及变化规律,本文采用计算流体力学(CFD)数值计算的方法,研究了常导式(EMS)磁悬浮列车在低真空管道中高速运行条件下,车厢表面、设备舱表面和悬浮及导向电磁铁表面的温度分布.建立了包含设备舱、悬浮导向电磁铁和长定子轨道等发热热源的低真空管道磁悬浮...     

超声技术真空管道检测模拟分析与研究

在核聚变领域、加速器领域、航天等领域中,根据装置或设备运行要求,很多大型真空容器里需布置着许多冷却管道。在运行过程中,若有冷却管道发生泄漏,将直接影响整个系统的稳定性和安全性,则需对管道进行泄漏检测并快速定位漏点位置对其修复。基于此要求,本文在不破真空的条件下提出超声检测方法对管道泄漏点进行检测定位分析研究。借助有限元分析模拟方法,在真空环境下,以不锈钢材质管道为研究对象,对管道泄漏检测的进行数值仿真,以管道一端通过加载中心频率100 kHz瞬态位移载荷,选定一截面进行信号接收方式,进行仿真模拟,获得截面的位移时程变化。结果表明:对1.5 m长管道可有效检测出2 mm当量孔径漏点;通过信号处理方法对检测信号分析,显示管道定位精度在2 cm以内。分析研究结果和方法为后续更长管道泄漏检测定位研究提供借鉴,也为未来管道泄漏检测定位应用研究奠定理论和技术基础。     

海底跨断层输气管道动力特性数值模拟与分析

为丰富对活动断层作用下海底管道的受力特性认识,考虑管土材料非线性与几何非线性特征,采用通用有限元软件ABAQUS严格模拟管土之间的相互作用;按照应变控制准则,结合管道屈曲破坏、极限拉伸破裂等的破坏形式,系统分析了海底走滑断层作用下管道在不同设计参数情况下的位移、应力应变分布情况,得到了不同条件下管道发生破坏时的极限断层位移。最后基于分析结果提出了适用于海底管线设计和运营的一些建议。     

海底沉管隧道沉降问题的分析

城市建设进入了一个快速发展的时期,无论公路还是铁路都受到江河的阻隔,随着科学技术的进步和施工水平的提高,人们开始修建过江河、海湾、海峡的水下隧道。水下隧道因跨越江河和海湾的问题,水下隧道对周围环境的影响较小,解决了桥梁对通航能力的限制等问题,使得大江大河上修建的大型水下隧道工程数量逐日增多。而随着沉管法的设计和施工中的关键技术问题得到逐步解决,已受到越来越多国家的重视,并逐渐发展成为水下大型隧道工程的首选。     

岩巷掘进中角柱形掏槽孔合理间距的分析与应用

为了提高岩巷掘进效率,对掏槽孔合理间距进行研究与分析,以便于爆破方案设计中掏槽孔间距的选择。从角柱形掏槽入手,结合补偿空间理论和柱形药包爆破机理,推导出最适孔间距的数学计算模型,得出175 mm为理论最适间距。结合理论推导和数值计算对岩巷掘进中角柱形掏槽孔的合理间距进行了分析,发现170 mm孔间距的模型爆破效果最好,且有效应力随着间距的改变先减小后增大,最适间距出现在有效应力最低处。结合数值计算和现场施工效果综合分析,发现采用最适间距的爆破方案能够使平均爆破进尺增加0.7 m,每循环消耗炸药量降低2.66 kg,振速平均降低0.12 cm/s,新方案大大降低了爆破用材,提高经济效益和掘进效率,并且减少了振动带来的危害。研究结果可为角柱形掏槽爆破参数设计提供参考,对类似施工条件的爆破方案设计具有一定的参考价值。     

真空管道流导计算中平均压力取值的误差分析与计算方法

真空管道的流导,又叫做通导能力。它是管道的重要性能参数,是设计真空系统时必须考虑的因素之一。在计算粘滞流管道流导时,流导跟管道内的平均压力有关,通常的方法是近似把管道入口压力作为管道平均压力。但是当管道较长、真空泵抽速较低或管道入口压力较小时,上述近似方法的误差就变大了。本文对粘滞流下管道的平均压力的取值进行了讨论,分析了近似取管道高压端压力为平均压力时所产生的误差,并提供了粘滞流下管道的平均压力的计算方法等。     

液氢温区下单温区双管道绝热支撑的热-结构耦合研究分析

以液氢温区下的单温区低温双管道为研究对象,对其进行了热流分析,建立了数学模型及几何模型,采用有限元方法进行了热-结构耦合分析求解,分析了不同壁厚下漏热、应力及形变的变化规律,和不同隔热孔径下的漏热、应力及形变的变化规律.研究结果表明:壁厚减小,漏热值减少,绝热支撑总体应力增加,支撑形变增大;相同壁厚下,隔热孔孔径增大,...     

水中悬浮隧道在冲击载荷作用下的计算模型与数值模拟

建立了水中悬浮隧道在冲击载荷作用下的简化计算模型。用等效质量法将圆柱壳分布质量折算成冲击点处的集中质量,模型中考虑流体附加质量和系统阻尼的影响。根据碰撞过程中的动量守恒、变形过程中的能量守恒以及结构的位移与内力关系,得到问题的解析解。为验证解析解,在ANSYS/LS-DYNA中建立了动态冲击有限元分析模型。通过算例分别考察了在忽略和考虑流体附加质量两种情况下,冲击点位置和冲击速度对冲击点处最大径向位移的影响,将解析解与数值解进行对比,结果吻合较好。然后采用数值模拟方法得到了系统阻尼对计算结果的影响规律。数值模拟过程中还可以得到冲击点处的最大Mises应力。