埋地油气管道地磁感应电流(GIC)的混沌特性研究

空间天气影响下的钢制油气管道会产生地磁感应电流,地磁感应电流能够加速管道腐蚀,干扰管道监测装置,危及人身安全.为了研究管道地磁感应电流的非线性动力学特性,首先基于线传输理论,建立了管道地磁感应电流模型,并应用Melnikov方法对模型进行分析,揭示了地磁场与管道系统相互作用而产生混沌的机理,指出管道地磁感应电流具有出现混沌的可能性.其次,以中国西气东输一线管道中卫处6次磁暴事件数据为例,依据功率谱分析法、主分量法、关联维数法、Lyapunov指数法等多种混沌判别方法,对计算得到的地磁感应电流时间序列作了定量和定性的分析,进一步验证理论分析的结果.数学模型和实际数据两方面都表明:在空间天气影响下,埋地钢制管道系统内的地磁感应电流具有混沌特性,为空间天气影响下的钢制油气管道保护提供了理论依据.     

引射系统排气装置的数值模拟

为削弱引射系统尾气对光传输的影响,依据将尾气排放到光传输区域以外的设计思路,运用数值模拟的方法,对引射系统排气管道内的流场特性及尾气射流影响区域开展了研究。通过对直管道以及弯管道内流场特性的数值分析和比较,给出了一种排气管道的结构设计方式。在给定系统出口速度的情况下,运用多组分输运模型,分别对无自然风和有侧向自然风状态下的尾气影响范围进行了分析,初步确定了尾气射流排出系统后的影响区域,并依据尾气影响区域,对管道长度及布置方式进行了研究。     

Corkscrew运动影响束流发射度的数值分析

在直线加速器中，始终存在束流质心轴、束流传输管道几何轴、束流聚焦传输磁场磁轴等三轴不一致问题。当束轴与磁轴存在夹角，而且束流脉冲（平顶）期间存在能量差别时，将引起束心的Corkscrew运动。斜入射的束流在轴向磁场中传输时，由于束流脉冲（平顶）期间不可避免的能量差别，导致不同时刻的束片质心螺旋运动的相位不同，在束流到达同一个位置时，不同时刻束片的质心在同一个考察点具有不同的横向位置。束心Corkscrew运动会造成很多不良后果。针对束心Corkscrew运动造成束流积分发射度的增长情况开展数值模拟研究，为采取相应的抑制措施提供参考和依据。     

爆炸作用下综合管廊燃气舱内同舱管道失效的影响因素

为研究综合管廊燃气舱内天然气爆炸时预混气体长度、管道间距、管道壁厚和管道屈服强度4种因素对同舱管道失效的影响规律和影响程度,采用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,根据实际案例建立燃气舱三维模型,基于应变的失效判定标准,获取同舱管道的椭圆度变化情况。结果表明：天然气爆炸作用下,同舱管道的椭圆度与预混气体长度正相关,与管道壁厚和管道屈服强度负相关;同舱管道椭圆度与管道间距先负相关后正相关,该燃气舱内最优管道安全间距为0.74 m;管道屈服强度对同舱管道椭圆度的影响程度最小;当影响因素的变化率在1%～12%、13%～18%和19%～25%3个区间时,对同舱管道椭圆度影响最大的因素分别为预混气体长度、管道壁厚和管道间距。研究结论可为综合管廊燃气舱的设计提供参考。     

二阶流体在旋转坐标系中的三维管道流动

就两个水平板构成的旋转系统,在磁场作用下分析二阶磁流体在其间的流动.下表面是一块可伸展的平面,上面是一块多孔的固体平板.选用合适的变换,将质量和动量的守恒方程,简化为耦合的非线性常微分方程组.应用最强大的分析技术,即同伦分析法(HAM),得到该非线性耦合方程组的级数解.结果用图形给出,并详细地讨论了无量纲参数Re,λ,Ha2,α和K2对速度场的影响.     

Maxwell流体在震荡的矩形输送管道中的流动

分析了不可压缩Maxwell流体在震荡矩形截面管道中的非稳定流动问题.利用Fourier变换和Laplace变换作为数学工具,提出了问题的解,该解可以看成稳态解和暂态解之和.大倍数时,暂态消失,解可以表示为稳态解.在极限情况的案例中给出了Newton流体的解.当震荡频率不存在时,得到了Maxwell流体在震荡矩形截面管道中流动问题的解.最后,以图形形式给出不同参数时,矩形管道正弦震荡达到稳态所需要的时间.同时,分别描绘了x和y变化时的速度曲线.     

黄土覆盖区油气微渗漏地表蚀变高光谱特征响应机理研究

以甘肃庆阳油气区为例,根据油气微渗漏的物理化学过程,通过地面实测黄土样品的波谱曲线,以及其中碳酸盐、粘土矿物、二、三价铁离子含量的测试分析,检测黄土覆盖区油气微渗漏所引起的特征光谱响应。根据黄土样品的测试分析,已知油气区碳酸盐矿物含量明显高于未知油气区,而且二价铁离子含量增加引起红层褪色现象明显,但粘土化蚀变特征不明显。从实测土壤光谱曲线包络线去除后,提取的土壤光谱吸收特征参数中,碳酸根和二价铁离子对应的吸收深度、吸收面积和对称度等三个特征参数与其含量相关性强,拟合度好。由此,对地面实测的14条土壤光谱曲线聚类分析能够有效区分油气微渗漏明显的已知油气区类和油气微渗漏不明显的未知油气区类。     

基于声共振原理的管道长度测量仪

利用平面声波在管内形成驻波,根据管口声阻抗公式推导了驻波发生时相邻共振频率之差与管道长度的定量关系,利用自制装置实现了管道(直管、弯管)长度的测量,测量误差均在1.5%以下.     

热壁条件下油气的热着火现象

设计了高温热壁油气热着火实验系统,对受限空间油气混合气体在热壁条件下的热着火现象进行了实验研究。根据实验结果,详细讨论了油气混合物的着火方式、临界着火温度、着火压力范围以及体积分数、温度的变化规律。实验发现:热壁条件下油气混合物引燃分为油蒸气的热裂解-油气快速氧化反应-油气急速氧化反应3个阶段;油气混合物着火模式为燃烧、热爆燃和热爆炸;油气在汽油自燃点附近开始快速化学反应,热着火临界温度高于汽油自燃点近80 K;温度特征曲线在着火时具有突变性质;热壁温度达到783～873 K时,存在压力范围为2.2～17.6 kPa的三角形油气热着火压力半岛。