横掠管束降膜流动和传热特性

为了明确绕管式换热器壳侧降膜流动特性对传热性能的影响,建立三维壳侧计算域,采用VOF模型,在干度工况范围为0.1～0.9,热流密度为1 275～8 000 W/m²,质量流率为120 kg/(m²·s)时,分析了乙烷在绕管式换热器壳侧降膜流动过程。结果表明：对于乙烷工质,流型依次为层状流、半环状流、液滴流。干度为0.3,热流密度为4 000 W/m²时为层状流向半环状流转化点;干度为0.6和0.7,热流密度4 000 W/m²时为半环状流向液滴流转化点;在层状流向半环状流及半环状流向液滴流转化点传热系数均下降。干度为0.1～0.2,传热系数与干度成正相关;干度为0.3～0.7,传热系数与干度成负相关;干度为0.8～0.9,传热系数随干度变化不明显;流型为层状流和半环状流时,热流密度与传热系数成正相关。流型为液滴流时,热流密度与传热系数成负相关。     

海底管道悬空锤击内检测方法及振动信号分析

敷设在海床的油气管道可能会在洋流冲刷、地质运移等多种因素的影响下出现管道局部悬空现象,海底管道悬空会严重威胁油气输送安全。为有效检测管道悬空状态,提出了一种基于锤击检测法的海底管道悬空内检测器设计方案;结合MSC/Adams动力学仿真软件,采集经内检测器主动锤击激励管道内壁后不同敷设状况管段的振动响应信号,对采集的振动响应信号分别进行基于短时傅里叶变换(STFT)、频率切片小波变换(FSWT)和改进希尔伯特黄变换(HHT)时频分析,结合3种时频分析结果建立了管道悬空内检测效果评价指标。研究结果表明：经力锤激励后,管道振动响应信号整体幅值主要集中在50～120 Hz范围内,峰值频率主要集中在80 Hz左右;不同悬空状态下的管段振动响应信号幅值存在明显差别,越接近悬空管段中心位置,振动响应信号峰值频率对应的幅值越大;基于锤击法的管道悬空内检测器在仿真模拟环境中可有效辨别管道悬空状态。研究结果可为锤击内检测法应用于海底管道悬空状态内检测提供指导。     

阀门内漏识别及内漏速率量化技术研究

阀门作为天然气管线的关键部件,若发生内漏会带来经济损失及生产安全隐患。因此,阀门内漏的有效诊断及内漏速率的准确量化具有重大意义。针对复杂背景噪声下内漏诊断效率不高的问题,以内漏信号和非泄漏噪声信号的功率谱密度图作为输入,构建了阀门内漏卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)识别模型;针对物理理论及浅层网络模型在多工况阀门内漏数据上存在量化误差大的问题,构建了阀门内漏速率深度信念网络(deep belief network, DBN)量化回归模型,并与支持向量回归机、BP神经网络等模型进行了对比研究。研究结果表明:所构建模型的内漏识别准确率及内漏速率量化平均绝对百分比误差分别为99%和9.101 2,证实了所构建模型的高效性,为阀门内漏诊断与评价开拓了新的研究方向。