水分迁移与管道埋深对土壤温度场的影响

管道埋深和土壤中的水分迁移对于冻土区埋地管道土壤温度场的研究有着重要的影响,研究水分迁移和管道埋深对温度场的影响,利用数值模拟的方法进行计算,并对计算结果进行了分析,结果表明,在冻土区,埋深越大,周围土壤的温度越高;土壤含水量越大,土壤的温度越高;同时对比不同含水量和不同埋深对温度场的影响可得埋深越小,不同含水量之间的土壤温度差就越大。     

埋地悬空管道的安全评估影响因素研究

鉴于管道失效的危害性巨大,有必要对处于悬空工况下的管道作出安全评估,以保证管道安全输送,因此应用基于应力、应变的理论计算方法以及选用ABAQUS有限元软件完成数值模拟计算,依据计算结果讨论不同影响因素对埋地悬空管道的应力、应变的影响情况。为了提高埋地悬空管道的安全评估效率,应用VB编程软件,建立埋地悬空的管道评估系统。结果表明:埋深越大,悬空管道应力、应变变化小;壁厚越小,悬空管道应力、应变变化大;埋藏在砂土中的管道相较粘土中的管道更易发生屈服;处于明悬中的埋地管道相较暗悬管道更易屈服。     

临近冲击载荷的埋地聚乙烯燃气管道有限元分析

运用Abaqus有限元分析软件,构建冲击作用下管土相互作用有限元分析模型,分析聚乙烯管道的应力变化,研究聚乙烯管道的材料模型、土体性能、冲击速度对聚乙烯管应力及变形的影响规律。结果表明,由于冲击作用时间较短,冲击速度对聚乙烯管道没有明显影响;管道覆土的性质及埋深对管道有明显的保护作用;聚乙烯管道的最大应力随着聚乙烯管道内压的增大而增大,近似成线性关系;在冲击载荷作用下,距离冲击区域越近的聚乙烯管道越容易达到强度失效极限;研究结果可以为埋地聚乙烯燃气管道的安全运行及第三方施工活动提供技术支持。     

温度与占压综合作用下埋地含缺陷聚乙烯管道数值分析

为分析温度与占压载荷综合作用下埋地含缺陷聚乙烯管道应力水平,运用ABAQUS有限元分析软件建立管土作用模型,通过热力分析实现温度与占压综合作用,分析温度载荷、占压载荷对在役管道的影响规律,并探讨埋深、占压位置、土体弹性模量、管土摩擦因数对最大应力的影响。分析表明,在规程要求的工作压力下,不能忽略温度荷载对埋地含缺陷聚乙烯管道受力的影响;温度和占压载荷综合影响下在役管道最大应力最终位于内壁3点钟方向,与完好管道的最终位置规律一致,缺陷位于截面3点钟方向管道最易失效;管道埋深和土体弹性模量的影响明显大于管土摩擦因数和占压位置偏移距离。     

埋地液态CO_2管道轴向温度分布规律研究

对埋地液态CO_2管线温度分布的影响因素进行分析,将管输过程的水力热力系统视为准稳态,考察轴向温度的分布规律。求解PR方程获得不同压力、温度条件下,液态CO_2的密度、比热、导热系数的分布规律;采用分段计算和迭代求解的方法,求解列宾宗温降公式,不断迭代,直至计算出管道末端的温度。结果表明:相同距离时,夏季低温液态CO_2管道沿线温度上升幅度大,而冬季温升幅度小;沿线温升随流量的增加而减慢,随管道起点温度的降低而加快;夏季管道埋深越大温升越小,而冬季管道埋深越大温升越大。     

埋深对含缺陷埋地管道剩余强度影响分析

埋地管道被重物冲击后,管道的应力将瞬间增大,对管道的安全运行产生极大的危害。本文以重物冲击含缺陷管道为研究对象,利用ANSYS软件建立重物冲击埋地管道的有限元模型,分析重物冲击两种埋深及含不同尺寸类型缺陷的埋地管道,冲击后管道的动力学响应,同时与仅受内压的含缺陷埋地管道剩余强度进行对比,通过分析发现管道的埋深对重物冲击管道的剩余强度影响较大,随着管道埋深的增加,管道的等效应力随之降低,当管道埋深到一定值时,管道埋深对管道的等效应力的影响可以忽略。     

埋地管道总传热系数影响因素研究

利用软件对不同管径的埋地管道总传热系数的因素进行计算,确定管道保温层厚度、保温层传热系数、管道埋深、土壤导热系数因素对管道总传热系数均产生影响,且管径越大,影响越大。管道总传热随管道保温层厚度、管道埋深增大而减小,随管道保温层系数、土壤导热系数增大而增大。各因素的影响程度由大到小依次为：保温层导热系数、保温层厚度、土壤导热系数、土壤埋深。     

基于超声导波的埋地管道检测技术研究

通过试验研究的方法针对不同防腐层的样管,测试了超声导波在沥青、环氧粉末和聚乙烯防腐层中的传播特性;同时,分别在沙土和黏土埋地环境中测试导波对不同参数的缺陷的检测能力。结果发现,超声导波在无防腐层管道中的衰减最小,而在沥青、环氧粉末防腐层管中的衰减加剧,在聚乙烯防腐层管中的衰减极为剧烈;同时,缺陷的尺寸越大、距离越短,管道的埋深越低,导波的能量衰减越小;而埋地材料对超声导波的影响相对较为明显,黏土环境中导波能量的衰减远高于沙土环境。     

非均匀沉降下沿海天然气埋地管道安全运行分析

埋地天然气管道运行安全受地基非均匀沉降现象影响严重。为确保管道安全运行，通过对沿海地区埋地天然气管道进行应力监测，获取管道在地基非均匀沉降影响下的环向、轴向附加应力，并结合管道工作内压进行管道应力校核。基于ANSYS软件建立埋地天然气管道有限元模型，对比分析应力监测实际值与数值模拟结果，验证了应力监测数据的有效性和有限元模型的可行性。进一步通过有限元数值模拟探究管道内径、壁厚和埋土参数对管道应力的影响。数值模拟结果表明：在管道敷设阶段，通过减小管道内径、适当增加管道壁厚和选择较硬的埋土可以减小地基非均匀沉降对管道的影响。研究成果可为受地基非均匀沉降影响的埋地天然气管道运行安全提供参考。     

地铁盾构隧道越江段洪汛期仿真模拟

地铁盾构隧道越江段的安全快速开挖,与隧道洞身所承受的总应力有密切关系。依托南京地铁某区间下穿长江盾构隧道工程,借助有限元模拟软件ANSYS,基于摩尔库伦理论和荷载-结构的数值模拟方法,选取了长江近十年洪汛期水位计算总应力,对长江隧道洞身周围总应力分布特点和隧道管片的内力分布进行一定研究。数值模拟结果表明同一掘进深度,不同工况下,总应力沿隧道断面环向分布规律大致相同;盾构隧道的埋深和地层的渗透系数影响着总应力的分布,渗透系数相差越大,引起总应力的波动越大;水位越高,越江段隧道衬砌管片受到的内力就越大,两者是正相关。     

道路占压长输天然气管道的安全分析

道路占压危害长输天然气管道,介绍了管道设计的强度核算方法,考虑管径、壁厚、覆土性质、管道埋深、车辆荷载等因素,通过管道的强度核算,分析管道的应力与变形情况,实现被占压管道的安全性分析,指导管道保护措施的制定,消减道路占压对管道造成的危害,科学、经济地保证管道安全运行。     

非金属密封垫片应力场的数值模拟

为研究聚四氟乙烯密封垫片的应力分布规律,根据有限元理论,建立了管法兰连接有限元模型。研究了垫片在预紧状态和工作状态下的Von Mises应力和接触应力分布,分析了管道内流体压力、螺栓预紧力和垫片材料弹性模量对其应力值和应力分布的影响。结果发现:垫片在工作状态下的Von Mises应力大于其在预紧状态;流体压力越大,垫片和Von Mises应力越大,但是其有效接触宽度越小;螺栓的预紧力越大,垫片的Von Mises应力和接触应力越大;垫片材料的弹性模量值对垫片接触应力值的影响较小。     

地埋管换热器热短路及其对热物性测试影响分析

为了更准确地建立垂直地埋管换热器钻孔内传热模型,采用模拟分析的方法探讨了不同钻孔、支管和布置形式的冷热支管热量回流情况,并拟合得到了热短路热阻的表达式。建立了三维数值模型,分析了管内流体流速、埋深对热短路的影响,流速越小,热短路损失率越大和单位管长换热量越小,然而流速过大,热短路损失率减少并不明显且能耗加大;增加埋深可以增大埋管进出口的温差,但冷热支管间的热损失也大大增加。对比了流体积分平均温度与几何平均温度的差别,由于忽略了热短路的影响,往往线性几何平均温度值偏大。借助于试验平台,分析了流速变化和埋深变化对土壤平均传热系数测试的影响,结果表明:流速越小,热短路损失率越大,土壤平均传热系数越小,即埋管的换热能力也越低;埋管的深度应综合换热量要求、热短路损失、投资而确定。     

埋地热油管道应力分析

埋地热油管道的应力集中是热油管道失效的重要原因,也是管道系统安全管理的薄弱环节。文章利用CAESARⅡ软件对某埋地热油管道建立普通热油管道应力模型,通过使用CAESARⅡ对热油管道不同工况下的应力分析和分析方法研究,保避免管道由于应力出现过大变形,影响管道的正常运行。     

周期性边界条件下埋地热油管道传热影响因素的分析

建立土壤多孔介质模型,采用有限容积法对地表温度周期性波动条件下埋地热油管道非稳态传热过程进行数值计算。考虑了土壤中水相、气相迁移对管道传热的影响,对比分析了有、无保温层及保温层厚度、保温层导热系数、土壤导热系数、土壤含水率、管径、埋深等因素对埋地管道非稳态传热规律的影响。研究表明：保温层厚度、导热系数、土壤导热系数对埋地热油管道非稳态传热的影响相对较大。管径、埋深对管道传热的影响相对次之,且埋深对管道的影响冬季远要大于夏季,而土壤含水率对管道传热的影响相对较小。     

腐蚀管道剩余强度评价的影响参数分析

剩余强度评价方法 ASME B31G、修正的ASME B31G/RSTRENG和DNV-RP-F101中的流变应力、鼓胀系数和腐蚀缺陷投影面积对管道剩余强度评价均有一定的影响。管材的钢级越高,不同定义的流变应力之间差异越小,流变应力对剩余强度评价结果影响就越小;腐蚀缺陷轴向长度越大,不同定义的鼓胀系数之间差异越大,鼓胀系数对剩余强度评价结果影响就越大。     

椭圆度对埋地弯管抗震性能的影响分析

为分析不同椭圆度对埋地弯管抗震性能的影响,利用软件ANSYS建立含不同椭圆度埋地弯管的有限元模型,研究不同内压荷载以及不同场地条件下椭圆弯管的地震反应,并分析应力与变形规律。研究发现:在内压与地震动联合作用下,弯管中性线处位移最大,随着椭圆度的增加,位移不断增大且最大位置由弯管截面转移到弯管与直管相交处;随着椭圆度的增加,应力最大面由外拱内表面转为内拱内表面,应加强监测与防护;含有相同椭圆度的弯管,在Ⅰ类和Ⅳ类场地上的地震反应要比在Ⅱ类和Ⅲ类场地上大;地震作用下,运行压力越小的管道产生的应力峰值越小,允许椭圆度越大。研究结果对于弯管的抗震设计与检测维护有重要的参考意义。     

非均匀沉降下高压天然气管道失效概率分析

为了研究非均匀状态下高压天然气管道的失效概率,通过建立管道失效概率模型,根据可靠性理论与管道有限元分析得出了管道失效概率随沉降发展的变化曲线,并对管道失效概率的4种影响因素的敏感性进行了分析。结果表明:4种影响因素敏感性大小依次为管径、内压、壁厚、埋深。随着沉降的发展,管径、内压敏感性逐渐降低,埋深敏感性增强;影响因素的变化量增大时,壁厚敏感性逐渐降低。     

挖掘过程对含缺陷埋地PE管影响有限元分析

为分析燃气管道2侧保护区外的挖掘施工过程,对含缺陷埋地聚乙烯(Polyethylene,以下简称PE)管的安全影响,利用ABAQUS有限元软件,研究挖掘过程中含缺陷埋地PE管的动力响应。建立PE管-土-挖斗接触模型,分析挖掘载荷作用下,PE管缺陷位置、缺陷尺寸、挖掘深度等,对含缺陷聚乙烯管力学性能的影响。研究结果表明,强度失效是挖掘载荷下PE管失效的主要原因;在挖掘载荷作用下,含缺陷PE管应力集中的现象明显,最大Mises应力出现在缺陷位置处;当挖掘施工至管道埋深水平面时,PE管出现应力极值,当缺陷靠近挖掘施工一侧时,埋地PE管的安全性下降。研究结果为埋地聚乙烯管的维护和运行提供了科学依据。     

原油管道总传热系数影响因素研究

利用PIPESIM流体计算软件对影响原油管道总传热系数的因素进行模拟分析,确定了保温层厚度、保温材料导热系数、管径、原油含水率、原油流速、管道埋深、管道埋深处地温、土壤导热系数为影响管道总传热系数的主要因素;总传热系数随着管道保温层厚度、管径、管道埋深和管道埋深处地温的升高而降低,随着土壤导热系数、保温材料导热系数、原油含水率和原油流速的升高而增大;对于保温管道,各种因素对管道总传热系数影响程度大小顺序为:保温层导热系数、保温层厚度、管径、土壤导热系数、管道埋深、原油含水率、原油流速、埋深处地温。