流体激励下弯管流固耦合振动特性分析

流体流经弯管时,由于管道结构改变,流体冲击弯曲管壁形成激励,使弯管发生振动。振动的弯管反过来又会影响流体流态,形成流固耦合振动。利用ANSYS Workbench软件,建立弯管和流体有限元模型,进行流体激励下弯管流固耦合振动特性分析,考察流体波动频率对弯管流固耦合振动幅值的影响。分析结果表明:考虑流固耦合作用,弯管的固有频率降低;与考虑双向流固耦合作用相比,单向流固耦合作用时弯管振动变形与应力较小;当流体流经弯管时,最大等效应力出现在管道入口端和出口端,最大变形出现在弯管弯曲段;流动流体激励下弯管流固耦合振动的主要形式为横向振动。     

L管气液两相内流致振的流固耦合数值模拟

为研究气液两相混输管道的内流导致管道破坏的机理,利用ANSYS Workbench软件,建立L形弯管有限元模型和气液两相CFD模型,进行L形弯管内流致振的流固耦合数值模拟。研究结果表明:流体水平冲向弯头后动量发生改变,最大压力出现在弯角处;加载预应力的管道模态计算的频率比不加预应力的管道模态计算的频率略有增大,但幅度甚微;两相流动在垂直方向(y)上产生的振动最小,在水平方向(x)上的振动幅度次之,最大振动出现在没有固定约束的z方向;最大位移点应力随时间周期性变化,且变化幅度逐渐减小;两相流频率接近管道的2阶固有频率,易产生共振,因此应在z方向加固定约束。研究结果有助于解决海上平台管路振动问题。     

油气管道流-固耦合振动响应实现方法

为了准确描述油气管道服役时管体结构本身振动与其内部流体产生流-固耦合的振动响应模型,通过分析油气管道流-固耦合的分类、流-固耦合振动的基本理论以及耦合交界面上的数据传递等问题,建立了一种准确高效的耦合数据界面传递方法。该方法可以实现油气管道流-固耦合振动全流程的计算,为油气管道的流-固耦合振动响应的快速分析与计算、保障管道服役系统的安全性提供一定的理论基础。     

热油管道中有流型流态改变时最小输量计算

通过分析有流型流态改变的热输原油管道的流动特征，用数学中的组合方法证明管道中有４３种流型流态组合并给出组合图，建立了且二分法计算有流型流态改变管路最小输量的数学模型。采用二分法具有公式简单，对函数性质要求不高，稳定性好等优点。根据所建模型研制的程序系统可完成４３种组合工艺及最小输量计算，具有广泛使用性，为计算有流型流态转变热油管路的最小输量提供了方法，在此基础上，研制出一整套程序系统性并给出了算例     

基于Fluent的弯头结构改进

弯头是改变流体流动方向的典型管道配件，除了用于改变介质运动方向外，还起到提高管路柔性，缓解管道振动和约束力，对热膨胀起补偿作用等。在管道系统的事故案例中弯头的失效率最高，而且弯头的失效又有明显的局部性和突发性，特别是在石化、建材系统中，管道运行工况苛刻、复杂，而且介质腐蚀性强。文章以90°弯头为例，通过FLUENT流体仿真软件对弯管中的流体运动情况进行仿真，进而提出一种弯管改进方法，以提高弯管结构的使用寿命。     

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石油天然气、化工管路常常会因为往复式机泵产生的不稳定流动，以及流体流向改变、管线变径等情况而引起管路振动，如果处理不好，将严重影响管路的安全运行。为此，对一段天然气管系的流体脉动激发振动进行了分析。采用有限元建模方法，考虑了管系的复杂支撑、管系设备、钢结构等因素对管系振动的影响，计算出了脉动激发的位移、转角响应幅值。从计算结果看出，流体脉动对管系的动态响应有着重要的影响，在管道设计时必须加以考虑，并提出了消除流体脉动影响的相应措施。     

管道共振的危害及解决措施

油气田地面工程中管道共振产生的原因较多,危害巨大,需通过具体情况对管道固有频率、管道内介质流态进行分析,寻找出解决管道共振的方法,从而减少管线共振对管道系统造成的破坏。通过分析实际工程中管道共振产生的原因及危害,并通过实验模态分析方法,得出管道共振产生的原因是声阻产生的激振现象所致,提出了减少减压阀及相关管线、取消变径点、缩减管系中弯头数量等避免管道共振的改进措施。经过改进,管道系统的模态及应力分析情况要优于原安装方案,整个管道系统压力相对平稳,地上及埋地管线的应力和流体作用力,以及管道载荷、频率、振幅等满足相关规范。     

介质流态对凝析气集输管道的腐蚀影响分析

凝析气田集输管道内介质为气液两相流,气液比较大,流体流型复杂,不同流态对管道弯管和水平管道产生不同的腐蚀机制,其中冲击流对腐蚀的影响最大,雅克拉、大涝坝凝析气田集输管道内介质流态主要为冲击流和分层流,对于冲击流,由于冲刷腐蚀、空泡腐蚀、流体促进腐蚀作用,弯管、管道底部等腐蚀严重,主要呈整体均匀减薄、蜂窝状、沟槽状腐蚀形貌,对于分层流,由于地层水分离沉积,在管道底部、油水分离界面腐蚀严重,呈溃疡状、台地状及烧杯口状腐蚀形貌。针对雅克拉、大涝坝凝析气田流态特征、腐蚀特征,对介质流态对集输管道的腐蚀影响进行了初步分析。     

小功率汽轮机轴端密封及注气系统技术改造

针对小功率汽轮机的轴端密封泄漏现象，分析了轴端密封的常见结构形式和特点，提出了基于新型蜂窝密封结构的改进方案。采用蜂窝密封替代梳齿密封可以增大阻尼、抑制转子振动。蜂窝密封组合结构的密封性能好，适用于高压差的密封场合。通过调整注气管路，实现了高、低压侧注气压力单独可调，解决了排空不畅的问题。对中国石化广州分公司多台小功率汽轮机的轴端密封和注气系统进行改造，改造后的轴端泄漏明显改善，注气和排空管路通畅，说明该技术行之有效。     

丁二烯换热器出口管道振动原因分析及阻尼减振技术研究

针对天津某石化公司丁二烯换热器出口管道振动问题,根据测得的管道振动情况,运用有限元分析软件对管道进行了模态分析及支撑结构的模拟选型计算,并结合实际情况,提出了管道振动的解决方案。运用阻尼减振技术,在不停机、未改变管道原有结构布置、未改变原有流量等参数的情况下,在管道的适当位置安装阻尼器,有效降低了管道系统的振幅,消除了管道振动产生的安全隐患。     

重整氢压缩机出口缓冲罐振动原因分析及阻尼减振技术研究

针对广西某石化公司重整氢压缩机出口缓冲罐振动问题,分析了重整氢压缩机出口缓冲罐振动的原因及产生的危害.依据缓冲罐及其管道系统的设计资料和现场所测振动数据,运用有限元分析软件对缓冲罐结构进行模拟分析,提出了解决缓冲罐振动的有效措施.采用阻尼减振技术,在未改变缓冲罐及其管道系统原有结构布置的条件下,选择适当的部位安装阻尼器,有效地降低了缓冲罐的振动幅值,消除了缓冲罐振动造成的重大隐患.     

加氢重整装置循环氢压缩机排气管道振动原因分析

通过对循环氢压缩机振动的测试与分析,找出了该机振动的主要激励源和影响因素,进而对该机的管路系统进行了管系气柱固有频率、气流脉动、管系结构固有频率、管道振动响应及管道动应力的分析,建立了数学模型,分别进行了计算;并对改进前后的振动参数作了比较。根据分析结果,对该压缩机级管路系统进行了改进。     

海底管道内部流动引起的流致振动问题研究进展

随着深海油气开发进度的加快,管内压力和流速逐渐增加,由管道内部流动引起的流致振动问题越来越受到海洋工程界的重视.本文围绕海底管道内流激振力引发的流致振动问题,从海底管道内流流致振动的理论模型、数值模拟和实验研究等方面对两相流管道系统中的流致振动研究进展进行综述,总结了多相流流致振动的成因和适用不同管道对象的理论模型;并...     

苏里格气田集输管道段塞流的动态预测

苏里格气田地面环境恶劣,由于地形起伏变化较大,在集输管道中极易形成段塞流,造成管路的不稳定振动。如何准确预测管道系统段塞流的形成对高效开发苏里格气田具有非常重要的意义。现采用TACITE软件对苏-10井区集气阀组管道的正常投产和通球情况下的段塞流进行预测,并采用PIPEFLO软件对其结果进行验证,结果表明：TACITE计算结果比PIPEFLO计算结果较保守。经预测,在苏-10井区由于地形变化大产生了地形段塞流,流体在流动过程中流型等流动特性发生了变化。流体经上凹肘部时会产生段塞积液,引起不稳定的振动现象,导致液体出流;流体经上凸肘部时,由于流动特性变化,段塞流可能存在或消失。在通球过程中,由于清管器的运行,使管道各点出现超高压力值,应引起注意。     

基于气柱声学模拟的往复压缩机管道振动分析与改造

运用气柱声学模拟分析方法,对催化裂化选择性汽油加氢装置往复式压缩机系统的管道振动原因进行了分析。根据振动原因制定了相应对策,解决了往复压缩机系统中的管道振动问题。     

内输高温高压流体海底悬跨管道的非线性涡激振动响应分析

海底管道内输的高温高压流体会引起管内较大的轴力,从而诱发管道的整体屈曲。发生屈曲的管道凸出海床表面,出现部分管道悬跨的现象,进而在海流的作用下会形成涡激振动现象。本文研究因热屈曲引起初始竖向变形的海底悬跨管道在内外流耦合作用下的涡激振动响应。首先,采用Euler-Bernoulli梁模型来模拟海底管道,通过对管道单元和内部流体单元进行受力分析,建立悬跨管道运动学平衡方程,确定内输高温流体管道的热屈曲平衡状态。然后,在方程中引入尾流振子模型,建立内输高温高压流体管道在内外流作用下的耦合动力学方程,采用Newmark-β方法对离散的涡激振动响应方程进行逐步求解,得到管道时程的振动位移、速度及加速度,确立了有初始变形管道振动的非线性振动时域预报方法。基于该方法进行算例分析,首先对比不同模态下考虑热屈曲和不考虑热屈曲的管道振型,观察热屈曲效应对于不同模态下管道振动形态的影响;通过分析管道振动频率随时间的变化趋势,结合建模过程中刚度矩阵的变化趋势,推导出管道轴力的周期性变化会引起自然频率的周期性变化;改变管道外部流体流速,观察管道振动频率、模态和幅值的变化,分析得出管道从低模态振动转为高阶模态振...     

低压安全泄放系统管路设计

根据绝热流动原理,建立了低压安全泄放系统管路计算模型,采用LappleCE推导出的管路流体方程,结合对安全阀喷嘴的研究,得到了方程间的关系.利用牛顿-拉夫森法与二分法相结合的混合算法,通过改变管道长度、直径及布局对管路系统进行了合理设计.     

多相流模拟试验环路流型分析

在石油生产设备中,很多多相流检测设备都需要用多相流模拟试验环路进行测试,多相流模拟试验环路管路的设计是关键技术之一。结合国家科技重大专项"深水水下生产设施制造、测试装备及技术"课题的研发实际,采用流型预测模型,对多相流模拟试验环路不同管径的管道进行模拟分析,并根据多相流模拟试验环路所能提供的多相流介质数据条件,预测了12种组合工况下的流型,为多相流模拟试验环路系统产生稳定流型的设计提供理论依据,为多相流模拟流型测试提供理论数据。     

注水泵入口管道振动分析与减振

本文对注水泵入口管道振动问题进行了分析，认为管道系统结构机械共振不是引起管道振动的原因，由于管内流体存在较大的液流脉动造成了管道振动，采取把带压注水罐改造成为常压空气缓冲罐的方法，解决了振动问题。     

三通管二维湍流数值模拟

正确计算出三通管内流体交汇附近的流场、温度场和压力场的分布情况,对于管路的设计具有重要作用.以石化工业中常见的三通管为例,应用计算流体力学技术,研究了三通管管内流体各个流态参数,并对管内流体流动进行了二维模拟.在模拟过程中采用了不同的流体介质和不同的状态参数,得到了相应参数下三通管内流体交汇处的流场、温度场及压力场的分布情况.