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。     

水分迁移冰水相变对冻土区埋地热油管道停输温降影响的研究

建立冻土区埋地热油管道停输过程水力、热力数学模型,并进行数值计算,考虑了土壤水分迁移、冰水相变及原油凝固潜热、自然对流换热对停输过程管内原油温降的影响,得到了停输期间土壤温度场分布。通过与不考虑水分迁移、冰水相变的停输温降进行对比。研究表明：受水分迁移、冰水相变的影响,管道周围土壤温度等值线向管道两侧移动范围较大,土壤平均温度与不考虑水分时相比偏高,在停输过程中管内原油温降速率小于不考虑水分时的情况,受土壤中水分的影响,停输过程管道周围土壤等温线延Y轴略向下偏移。     

农田地区输气管道土壤温度场特性研究

在埋地管道中,常温输送的天然气管道会影响农田地区土壤的温度场,从而改变农作物生长的土壤环境。为了研究农田地区土壤的温度特性,以某管道为例,根据该地段的土壤物性参数,采用Fluent非结构性有限容积法对农田段的温度场特性进行数值模拟研究。从管道是否敷设隔热层以及两种不同材质的隔热层对土壤温度场影响的两个角度对农田地区土壤温度场进行了数值模拟。结果表明:设置隔热层的埋地输气管道与不设置隔热层的输气管道相比对土壤温度场的影响变化明显;两种不同材质的隔热层对土壤温度场的影响相似。     

寒区埋地热油管道周围土壤冻胀融沉数值分析

基于相变瞬态温度场数学力学模型,自行编制有限元程序借助ANSYSY软件对寒区埋地热油管道周围土壤的冻融相变过程进行数值计算,分析了环境温度周期波动情况下热油管道周围土壤温度场、应力场、位移场的变化关系.研究表明:在地表温度的周期性正负波动下,较长时间内管道周围土壤温度场、位移场、应力场变化剧烈,且管道上方土体的融沉速率...     

水分迁移对岛状冻土区埋地管道周围非稳态温度场的影响

多年冻土岛大多处于连续多年冻土和季节性冻土的过渡地带,沼泽化现象很普遍,对土壤热交换条件极其敏感。结合岛状冻土区土质条件及环境因素,建立饱和冻土多孔介质水热耦合模型并进行数值计算,研究水分迁移、冰水相变对冻土温度场和埋地原油管道非稳态传热的影响。对控制和减少因管基融沉导致的安全事故,保障管道长期稳定运营具有现实指导意义。     

不同季节埋地热油管道周围土壤温度场数值模拟

埋地热油管道周围土壤温度场是随时间变化的非周期性非稳态温度场,建立埋地管道周围土壤温度场的非稳态传热模型,对不同季节埋地热油管道周围土壤温度场非稳态传热规律进行数值模拟。分析表明,不同季节温度条件下管道周围土壤温度场分布差别很大,管道有、无保温层土壤温度场分布明显不同。管道有保温层条件下,管道周围土壤温度场呈半圆形曲线分布,在冬季等温线沿管道正上方分布,在夏季等温线沿管道正下方分布;管道无保温层条件下,管道周围土壤温度场呈近似椭圆形分布。这主要是由于土壤热阻的存在温度波在传导过程中具有迟延性,管道周围土壤温度场受管道散热影响,两条等温线出现重合所致。通过对埋地热油管道非稳态传热因素的研究分析,为管道安全、经济启输、节约能源提供参考。     

水分对渗流管道周围土壤影响的数值模拟

采用有限容积法建立埋地管道泄漏多孔介质流固耦合相变数学模型,对油品管道下侧泄漏进行压力场和体积分数的数值模拟。通过对比多孔介质中含有10%的水分和90%空气以及只含空气两种情况进行对比,研究表明管道泄漏后,速度等值线随时间变化极小,可以忽略不计,但不含水的情况比含水的情况压力波扩散要快很多,而且时间越久表现越明显。体积分数在两种情况下差别很大,而其中含水的情况扩散速率更慢,与实际情况更接近。     

埋地管道夏季泄漏土壤温度场及原油分布数值计算

基于分布式温度光纤传感技术检测管道泄漏机理,研究了埋地管道泄漏传热特点,并采用有限容积法建立了管道泄漏多孔介质流固耦合换热控制方程,针对夏季埋地热油管道不同位置泄漏前后大地温度场的变化及原油在土壤中的分布规律进行数值计算,得出了管道正上/下方穿孔泄露后土壤温度场及原油分布随时间的变化关系.研究表明:夏季泄漏初期管道周围土壤温度场变化剧烈,泄漏位置对土壤温度场分布影响较大,检测管道发生泄漏可以使用分布式温度传感技术.     

冬季埋地管道原油泄漏及土壤温度场数值模拟计算

文章利用CFD模拟计算软件,建立了冬季埋地管道泄漏模型,应用流固耦合相变数学模型,对冬季冻土热油管道正上方和正下方泄漏前后土壤温度场变化以及油品在土壤中的扩散规律进行数值模拟。研究表明:由于油温,管道泄漏前管道周围的土壤会升温,从而有一稳定的温度场;当管道泄漏后,温度场遭到破坏,同时受到土壤低温的影响,泄漏前端的油品会很快降温,达到凝点,并且出现了多种形态的凝油层,使原油扩散速率下降,土壤热影响变化逐渐趋于稳定。泄漏位置不同,土壤中原油分布差异较大,温度也有所区别。     

冻土区同沟敷设管道水热耦合数值模拟

土壤作为一种典型的多孔介质,其内部流体的流动与相变过程复杂,常采用有限体积法作为理论研究方法。取西部成品油、原油管道玉门出站口作为研究对象,地表温度变化采用周期性边界条件,考虑土壤发生冰水相变时释放的相变潜热。模拟结果表明,管壁热流密度随环境温度周期性变化,土壤中的水分向冻结前锋进行迁移,无保温层的管道比有保温层的冻土融化范围大,融化深度深。     

直埋LNG管道周围土壤冻融相变数值研究

采用有限容积法建立多孔介质相变自然对流换热模型,以直埋LNG管道为例,采用SIMPLER算法进行求解,数值计算了地表温度周期性波动条件下,埋地输冷管道非稳态传热过程,得到了不同季节管道周围土壤温度场及冰水相变界面分布规律.研究表明:在地表温度的周期波动下,LNG管道周围土壤温度场波动减小,且随着LNG冷量的不断释放,管...     

冻融循环条件下混凝土中的水分迁移(英文)

分析了混凝土冻融循环劣化新的原因和机理。冻融循环过程中,混凝土孔隙中的水有些冻结而另一些没有冻结。由于渗透压以及冰和水之间化学能差的作用,每次冻融循环未冻结孔中的水分向冻结孔隙迁移。这种迁移是从小孔向大孔的单向流动,原因在于大孔具有较高的冰点,在冻融循环降温阶段先于小孔中的水冻结,而在升温阶段迟于小孔融解。接近表面的孔隙在融解阶段可从外部吸水,原因在于冰融解后体积减小,在孔隙中形成负压。经过一定次数的冻融循环以后,部分孔隙尤其是靠近表面的大孔高度饱和,在后续的冻融循环中孔隙中的压力很大。孔隙中的压力所导致的周围孔壁中的拉应力可能引起基体开裂。接近表面的孔由于很容易从外部吸水饱和,表面层开裂严重,从而导致表面剥落。内部大孔也可能饱和而引起内部开裂,导致相对动弹性模量下降。     

Failure of Capillary Theory of Frost Damage as Applied to Ceramics

The behavior of solid bars of porous ceramics saturated with water was investigated during the freezing and melting of the water. The length change, differential temperature, and temperature were monitored continuously during the experiments. The behavior of the saturated bars during the freezing of water was analyzed in detail. It was shown that quasi-equilibrium conditions, as assumed by the capillary theory of frost damage, did not satisfactorily describe the results of these experiments because the plasticity of the ice phase is too low to permit pressure equilibration.     

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。     

热油管道横向温度场分布理论研究

热油管道输送过程中,管道温度场的分布是不断变化的。本文根据确定临界状态,分析输油管道周围土壤温度场分布,研究埋地热油管道的周围土壤温度分布曲线。