海底管道与多孔弹性海床的相互作用研究

针对海底管道在波浪荷载作用下的动力响应为海底管道设计中的重要因素,建立了二维有限元管—土相互作用的计算模型,并考虑了管道柔性分析管—土接触效应、摩擦系数、埋深、管径和海床渗透系数对管周孔隙水压力、管道位移和应力的影响。计算结果表明,管道浅埋情况下忽略管—土接触效应显著低估了管道竖向位移和环向应力,位于细砂中管道的动力响应小于粗砂中的管道。研究结果可为海底管道设计提供科学依据。     

长距离热水输送管道保温结构热损失研究

为研究保温管道不同保温材料在埋地敷设和架空敷设时的保温情况,通过Ansys软件建模计算架空管道和直埋管道在不同保温材料下运行前期和运行稳定后热损失随时间变化的情况,模型考虑了保温材料和土壤的比热容。数据结果表明:在管道运行初期,直埋管道和架空管道的热损失几乎一致,保温效果主要取决于保温材料的导热系数。当管道运行稳定在管壁周围形成一个稳定的温度场后直埋管道的保温效果稍好于架空管道的保温效果,且随着保温材料导热系数的增加,埋地管道的保温效果越明显。在管道架空敷设时,选用导热系数小的保温材料收益更高。     

基于虚拟热源法的热力管道散热量研究

热力管道在输送供热介质时,管道的散热量会直接影响供热介质的能量品质,造成热源的浪费。基于虚拟热源法,得出了热力管道稳态时的散热量与管道直径、保温条件、土壤导热系数及埋深有关,在管道施工阶段散热量只是埋深的单一函数关系。利用有限元原理对构建的模型进行了数值计算。结果表明:埋深对管道散热量有显著的影响,计算机数值方法计算的散热量比解析解计算的散热量大约4.5%。     

某水电站坝下游面浅埋管设计

位于高海拔、高地震烈度区的引水压力管道选择保温效果好、抗震性能好的布置和结构型式非常重要。通过对坝下游面浅埋管和坝后背管进行技术经济比较,选择坝下游面浅埋管型式布置。采用三维有限元法对比分析坝下游面浅埋管钢衬钢筋混凝土与坝体联合受力、钢衬钢筋混凝土联合受力和钢管外包垫层三种结构型式,分析结果表明,采用浅埋管钢管外包垫层的结构型式时,管道周边坝体、钢衬、外包混凝土、管坝接缝应力、裂缝等均满足要求。研究成果可供类似工程参考。     

长输直埋供热管道材质和壁厚的选取

以宁夏华电灵武公司向银川市长距离大温差集中供热项目为例,为了保证长输供热管道的安全性,以长输供热工程对供热管道的要求为出发点,选取长输供热工程中直埋供热管道的材质和壁厚。结果显示：工作管管径小于D_N800时,管道材质选用Q235B;工作管管径大于等于D_N800时,管道材质选用Q355B材质的工作管。研究表明,该方案能够满足工程管网运行的安全性且成本较低。     

单/双U形地埋管换热器传热特性模拟研究

为了研究不同因素对单/双U形地埋管换热器传热特性的影响,建立单U形和双U形地埋管换热器传热物理数学模型,分析流体进口流速、流体进口温度、回填材料和土壤竖向温度梯度对地埋管周围土壤温度分布规律和单位管长换热量的影响。结果表明：地埋管周围土壤温度随流速的增加而增加且双U形大于单U形,对径向距离大于1 m的土壤基本无影响;双U形地埋管换热器的单位管长换热量大于单U形,双U形地埋管换热器的热短路现象更严重;增加流体进口温度时,土壤温度、单位管长换热量均增加,但热作用范围基本不受影响;回填材料为砾砂时的土壤温度增加幅度大于黏土,单位管长换热量大于黏土,但增加比例小于回填材料为黏土时的情况;土壤竖向温度梯度越大,土壤温度和单位管长换热量波动幅度越剧烈,且双U形的波动幅度大于单U形;钻井深度和土壤竖向温度梯度较大时,地埋管不宜采用U形管作为换热器。研究结果对单/双U形地埋管换热器的设计及地源热泵系统的运行提供参考。     

深冻土层地区注水管道埋深技术经济性研究

针对深冻土层地区注水管道因深埋造成的建设费用高和维修困难等问题,以不同规格、保温厚度和埋深的注水管道为研究对象,通过对管道安装费用、保温费用、土方费用和临赔费用等影响管道建设费用的因素进行研究对比,确定注水管道采用冻土层以上敷设和保温建设方式的技术可行性和经济可行性。通过研究得出,注水管道采用冻土层以上敷设和保温的方式在技术和经济方面是可行的;对于同一条管道,管道埋深和保温厚度是影响其建设费用的主要因素。当冻土层小于1.8 m时,注水管道采用冻土层以下埋深和不保温的建设方式较为经济,当冻土层大于1.8 m时,采用冻土层以上敷设和保温的建设方式较为经济。     

埋地燃气管道的腐蚀泄漏成因及防腐蚀措施

2005年10月27日，某液化石油气公司的1条埋地管道发生泄漏事故。该管道为Ф159mm×6mm的20#无缝钢管，输送介质为液相液化石油气，总长为6．2km，紧贴其旁还有1条同时施工的Ф89mm相同长的气相管。管道于1997年12月至1998年4月安装，管道的设计、安装单位的资质，相关的设计文件、图纸、施工资料，     

地源热泵地埋管换热性能的边界元法分析

建立地埋管传热过程的二维稳态模型,分制冷和供热2种工况,考虑周围土壤温度、回填材料、管径、管材、管内介质的流量和进出口温差等参数的影响。采用适用于薄体的边界元法计算地埋管传热问题,根据计算结果比较不同管壁厚度情况下竖直地埋管的换热差异,为地埋管的设计和运行指标提供定量分析依据。进一步分析不同管材对U型竖直地埋管换热量的影响,并计算两种工况下竖直管道所需的埋设长度。边界元法分析U型等地埋管传热问题,使用较少的单元数可获得较精确的结果,尤其是对该文中管壁薄体和土壤厚体的耦合问题。     

基于边界元法的二维变截面管道内部噪声传播分析

利用二维边界元计算程序,分别研究了扩张和收缩两种变截面管道内部噪声传播规律。结果表明:采用二次单元边界元方法进行计算时,单元尺寸小于1/6波长可使计算相对误差达到1%以下;变截面腔室长度为半波长整数倍时,变截面腔室前后的声压分布相同,且此时的传递损失最小;变截面管道的收缩比越小或者扩张比越大,对应的传递损失也越大,其消声特性越强;变截面管道的起始变化点对于消声特性没有影响,但透射声压会随之周期性产生峰值点。     

平移模式下刚性挡土墙三维被动土压力分布研究

针对实际工程中挡土结构物长高比较小时,挡土墙被动土压力分布具有明显的三维空间效应,采用二维被动土压力的计算方法研究挡土墙上被动土压力的分布不合理,研究了平移模式下刚性挡土墙上三维被动土压力分布情况。首先建立无粘性土体中有限宽深比刚性挡土墙有限单元分析模型,在平移模式下,当墙后土体到达极限状态时,研究挡土墙水平被动土压力的分布规律。结果表明,挡土墙水平被动土压力沿挡土墙宽度方向和深度方向均为非线性分布;挡土墙宽深比不会对三维被动土压力的分布方式、分布值大小及分布值的增长趋势产生影响;内摩擦角和墙土接触面摩擦角比值会对三维被动土压力的分布方式、分布值大小及分布值的增长趋势产生影响。研究成果可为工程设计和三维被动土压力理论计算提供数值依据。     

月牙肋钢岔管与贴边钢岔管联合受力有限元优化分析

在"Y"型钢岔管旁接一个超压泄压贴边钢岔管进行有限元优化分析时,需采用单管受力计算或联合受力计算,才能确保所选管壁厚度满足现行规范要求。通过三维有限元计算对比联合受力分析与单体受力分析结果,以及超压泄压贴边钢岔管开孔位置对管壁整体应力的影响,找出最不利的受力计算方案及最合适的开孔位置。结果表明,联合计算贴边钢岔管应力大于单独计算时的应力,且开孔设置在第二管节最合理;类似开孔距离及管与管之间距离在2~3倍管节时有必要进行联合受力及开孔位置优选计算。这为钢岔管优化设计提供了借鉴。     

蒸汽直埋管道保温层厚度的计算与影响因素分析

在不同保温层间温度、埋深、土壤导热系数的条件下,对“钢套钢”蒸汽直埋管道保温结构的厚度进行了计算,与实际工程中的数据进行比较,得出保温层间合理的控制温度及埋深,并讨论不同的土壤导热系数对保温结构厚度的影响。     

竖向荷载作用下大直径钢管桩尺度对其承载力特性影响

针对我国大型深水港口工程及跨海大桥工程中大直径钢管桩的承载力特性研究较少的问题,以湛江某集装箱码头中的大直径钢管测试桩A为例,通过对数值计算与现场静载试验数据的对比分析,确定了ABAQUS有限元软件对大直径钢管桩承载力数值模拟的有效性,表明该软件能对大直径钢管桩承载力特性进行定性和定量分析,继而分析了竖向荷载作用下大直径钢管桩尺度（桩径和桩长）对其承载力特性的影响。结果表明,随钢管桩桩径的增大,其极限承载力和桩侧摩阻力随之提高,桩端阻力随之减小,桩端沉降与桩顶沉降之比亦逐渐减小;随桩长的增加,钢管桩的极限承载力和桩侧摩阻力均显著提高,但桩端阻力与桩顶荷载之比逐渐减小,因此在设计中应选取合适的桩长并以桩身变形作为控制参数。     

Numerical analysis of earth air heat exchangers at operating conditions in arid climates

This paper presents the modeling and simulation of an earth air heat exchanger (EAHE), employed as an air-conditioning device for buildings in the climate conditions of the south of Algeria. The earth tubes buried in the ground can offer considerable advantages in terms of energy savings. The appropriate depth of the buried tubes was calculated taking into account the physical properties of the soil in the region under study and using a specific program developed by the authors. A parametric analysis was carried out taking into account the length and the radius of the pipe and the velocity of the air in the pipe. The results of performance and overall energy savings are presented. The maximum daily cooling capacity of the EAHE studied was 1.755 kWh. Results showed that a simple EAHE system can provide 246.815 kWh in a period of one year.     

Experimental study of heat transfer of buried finned pipe for ground source heat pump applications

Ground heat exchangers have vital importance for ground source heat pump applications. Various configurations tried to improve heat transfer in the soil. A new kind of aluminium finned pipe buried in the soil for this aim. In order to compare effectiveness of the Al finned pipe over the traditional PPRC pipe an experimental study carried out. The experimental GSHP system was installed at Y?ld?z Technical University Davupasa Campus on 800 m² surface area with no special surface cover. Temperature data were collected using thermocouples buried in soil horizontally and vertically at various distances from the pipe center and at the inlet and the outlet of the ground heat exchanger. Experimental results were compared with results from analytical study. To compare effectiveness of the Al finned pipe and PPRC pipe a new parameter defined as transferred amount of heat per unit mass of working fluid per unit time for this aim. It is found that Al finned pipe has higher heat transfer values than the traditional PPRC pipe.     

有空气保温层的蒸汽直埋管道保温厚度计算与分析

对不同介质温度条件下有空气保温层的"钢套钢"蒸汽直埋管保温结构厚度进行了数值计算,并将计算结果与无空气保温层的保温结构厚度进行了比较.计算结果若用于实际工程,可在确保保温效果的前提下,减小保温层厚度和外套钢管的使用量,以达到减少材料的使用、节约投资的目的.     

海上风机钢管单桩基础轴向承载力研究

针对海上风电基础形式中的钢管桩基础,采用ABAQUS软件进行三维有限元数值计算,通过计算桩顶荷载与桩顶沉降的关系,研究了钢管桩基础在单向荷载作用下的极限承载力特性,并对桩径、桩内土体压缩模量、桩外侧土体的内摩擦角等参数对轴向极限承载力的影响进行了敏感性分析,确定了钢管桩基础在单向荷载作用下影响轴向极限承载力的主要因素。     

套管式中深层地埋管换热器传热建模及取热分析

为了研究无干扰换热条件下,中深层地热能的实际取热性能,文章通过数值模拟方法模拟计算了套管式中深层地埋管换热器的名义取热量。模拟结果表明,套管式中深层地埋管换热器的名义取热量随着钻孔深度、大地热流、循环水流量、当地大气年平均温度的增加而增加。套管式中深层地埋管换热器周围土层的地质条件分布也影响着中深层地埋管换热器的名义取热量,具体表现为浅层土层的导热系数越小,中深层地埋管换热器的名义取热量越大;深层土层的导热系数越大,中深层地埋管换热器的名义取热量也越大。通过调整地埋管换热器的相关参数,并选择合适的地埋管埋设地点等优化措施,可使套管式中深层地埋管换热器达到可观的名义取热量。