埋地管道泄漏数值模拟分析

针对不同因素对管道泄漏工况的影响进行了模拟研究。管道的铺设方式一般为埋地铺设,长时间埋地管道会因为外力破坏或管道自身老化、腐蚀穿孔等因素造成管道泄漏。管道泄漏时会造成重大压力损失和管道流体的损失,管道大孔泄漏后容易在地面上被检测出来,小孔泄漏不容易被检测出来。因此采用数值模拟方法,通过模型简化,同时考虑计算精度和计算成本,建立了埋地管道小孔泄漏扩散模型。分别研究泄漏压力、泄漏孔径、管道埋深、土壤性质、环境温度、泄漏孔形状和障碍物等因素对埋地管道泄漏扩散的影响。     

并行埋地管道准周期土壤温度场的数值模拟

并行埋地管道中,常温输送的成品油管道会影响热原油管道的温度场,从而与单根输油管道的温度场不同.热油管道周围土壤温度场是管道停输再启动和管道运行的基础,只有准确掌握管道周围土壤温度场的变化规律,才能使管道安全运行,避免凝管事故发生.为了研究并行管道周围土壤温度场在准周期内的变化规律,以西部原油成品油管道四堡进站位置为例,在实测管道周围土壤物性的基础上,采用非结构化有限容积法对并行埋地管道周围土壤温度场进行模拟研究.模拟计算结果与现场实测结果基本吻合,表明提出的计算模型正确,计算结果能够为工程实际提供参考.     

地面堆载对高后果区埋地管道承载能力的影响

为了分析地面堆载对高后果区埋地管道承载能力的影响,采用ANSYS workbench有限元软件建立了堆载-土壤-管道应力状态分析三维模型,采用堆载体直接加载在地基土壤上,分析管道在堆载下的承载能力响应,采用理论计算验证了模型的可行性,分别探讨了堆载高度、管道埋深、堆载距离、管径、壁厚和土壤泊松比因素对管道承载能力的影响。结果表明,堆载下管道应力最大出现在堆载下方,并且向管道两边递减,堆载范围内的承载能力明显减弱。堆载高度和堆载距离对管道承载能力的影响最大,堆载距离的微小改变可以明显提高管道的承载能力,堆载高度的增加同时又导致管道承载能力减弱,通过堆载高度和堆载距离的变化规律可以用来判断,在管道极限承载能力范围内,不同堆载位置下的极限堆载高度。在一定堆载高度下,管道存在一个临界埋深,此时管道承载能力最大。管径、壁厚和土壤性质对管道承载能力有影响但较小。研究结果可以为判断高后果区埋地管道占压下安全状态提供指导。     

饱和含水冻土区埋地管道水热耦合数值模拟

通过对冻土区管道运行研究,提出针对管道安全运行的措施.采用有限容积法,得到多年冻土多孔介质水热耦合数学模型,地表面温度采用随年周期性变化条件,应用SIMPLER算法对模型进行数值求解.通过对无保温层和有相同厚度两种保温材质的管道在春季、夏季和冬季的土壤温度场进行数值模拟,显示在地表温度波动的条件下,热流密度随土壤温度波动呈现周期性变化.在长期运行管道中,无保温措施的管道周围冻土融化剧烈,管壁热流密度大且振幅波动大.使用厚度为40mm的两种保温材料中,40 mm聚氨酯保温效果较好.冻土区运行管道应加敷导热系数较小的保温材料,可极大降低融化深度,保护管道安全运行.     

埋地管道的地震反应分析

用弹性基础梁理论导出水平L形弯管在地震时的内力计算公式，并结合我国地震地区的实际情况，运用本文公式对震区管道强度进行了核算。结果表明，铺设在地震烈度9度地区的埋地管道不会发生损坏，若管道铺设区的地震烈度达到11度时，埋地管道将发生损坏。这与本文的理论分析基本符合。     

场地液化条件下埋地弯管道力学反应的数值模拟

基于ADINA有限元分析软件,建立了场地液化条件下埋地弯管的管土接触的土弹簧分析模型.在液化区设置过渡区,考虑非液化区的管土接触作用及液化区土对管道的约束作用,对管道的有效应力及轴向应力进行了分析.结果表明:当液化场地区域存在弯曲管道部分时,弯头处有效应力很大,使其成为整个管网系统中最薄弱的环节之一;弯头壁厚和曲率半径越大,弯管道有效应力越小,说明弯管越不容易发生破坏,有利于抗震;弯头所处液化区的位置距离液化区和非液化区交界处越远,弯管道所受的轴向应力越大,且存在一个最佳位置使得弯头有效应力最小.     

埋地燃气管道失效分析的研究

从材料的显微组织、化学成分、土壤腐蚀等方面，对服役近6年的A3钢埋地燃气管道进行了失效分析研究。结果表明，土壤腐蚀是引起埋地燃气管道失效的主要因数。     

PCM在埋地管道检测中的应用

介绍了一种新型埋地管道检测技术--PCM检测系统.通过分析PCM的工作原理以及检测过程中的注意事项和影响因素,结合现场埋地管道检验、分析、测定和评估过程,对提高埋地管道的检测效率和检测精度总结出了一些有益的经验.     

基于声比拟法的埋地输气管道泄漏数值模拟

为研究埋地天然气管道泄漏声源的特性,运用声比拟法(FW-H)与CFD理论对管道泄漏声场进行仿真模拟,计算泄漏声场气动噪声源的类型与声强信号,为检测和定位泄漏点位置奠定理论基础。结果表明：埋地管道发生泄漏后,管内流体速度分布均匀,管外土壤中泄漏流体的速度变化梯度较大;管道泄漏的主要声源是偶极子与四极子声源,其中偶极子声源集中在管道内壁面,四极子声源集中在管道外的开阔区域;随着埋地管道内压的增加与泄漏口直径的扩大,泄漏声场的声波强度逐渐增大,但泄漏口直径变化所引起的声强增幅程度远小于内压变化所引起的声强变化。     

埋地天然气管道应力变形分析

利用有限元法对埋地天然气管道的应力和变形进行了分析,考虑到实际施工过程,提出利用单元生死技术实现回填土分层加载,模拟管沟的回填过程.分析得出管壁内侧管顶处和管壁外侧管侧处受到最大拉应力作用,是管道的2个危险点;与公式法相比,利用有限元法计算管道的变形更接近实际情况.     

机床整机结构边界元静态解析方法研究

运用边界元法 (BEM )和结合部理论 ,将机床整机结构用梁单元和弹簧单元来等效 ,并利用机床的设计图纸信息 ,建立机床的整机静力学模型 ,同时还可以预测机床整机的静态性能 ,为结构修改提供依据 .研究结果表明 :用边界元法进行解析计算 ,所得结果与实验值基本接近 ,提高了解析计算效率和计算精度     

基于有限元法的发动机曲轴静强度分析

针对某单缸发动机曲轴断裂问题,在CATIA里进行了三维实体建模,通过导入Hypermesh进行划分网格等前处理,利用MSC.Patran /Nastran对其进行有限元分析.结果表明:在使用球墨铸铁为材料的情况下,曲轴的疲劳强度安全系数未满足要求,从理论上验证了曲轴会发生断裂;将材料更换为40Cr的曲轴,其疲劳强度安全系数满足要求,理论上不会发生断裂,最后通过400 h发动机可靠性试验验证了仿真的正确性.     

斜交轮胎静态接地工况的有限元分析

建立了斜交轮胎(9.00-20 16PR)静态接地三维非线性有限元模型,分析了轮胎静接地状态下接触应力分布、接触印痕以及充气压力、下沉量对轮胎接地状态的影响,并给出了垂直载荷与下沉量以及最大接触应力与充气压力、下沉量的关系曲线.     

空调配管动力学仿真分析

文章针对某型空调中与压缩机相连接的排气管与回气管成本较高问题,利用ANSYS软件建立配管系统虚拟样机,对配管改进前后进行动态模拟仿真。结果表明,仿真分析可以及时发现产品存在的问题,优化后的配管材料比优化前大为减少,成本得到降低,解决了振幅较大现象,取得较为满意的效果。     

直埋管道的热力分析

为了对直埋管道保温层及其土壤邻域的温度场进行较精确的分析 ,采用保形映射、分离变量和边界离散法对地下直埋管道的温度场进行分析 ,得到了级数形式的解。其中确定级数项系数的边界离散法适于解决某些可分离变量的非正交问题。对工程实例的计算表明 ,在直埋管道保温层及其周围土壤邻域的温度场计算方面 ,使用边界离散法得到的结果更加精确可靠     

岩石坍塌作用下埋地集输管道应力变化规律

基于弹塑性力学理论,采用有限元分析方法,建立了岩土坍塌作用下埋地集输管道分析模型,研究了岩石坍塌作用下不同因素对埋地集输管道应力影响规律.结果表明:冲击载荷随石块边长的增加呈指数形式上升,正方体边长改变1.4 m时,冲击载荷可改变22.4 MPa.运行压力、温度、管道铺设坡度对管道壁面应力影响较小,而冲击载荷、腐蚀是埋地集输管道安全的主要影响因素.当冲击载荷大于10.5 MPa时,管道进入塑性变形区.岩石坍塌冲击载荷较大时,管道壁面最大等效应力随着管道径厚比的增加而减少.当径厚比改变了3.8,管道壁面最大等效应力可减小44 MPa;当岩石坍塌冲击载荷较小时,管道壁面最大等效应力出现极小值点.     

横向载荷作用下纤维增强复合材料界面滑移的边界元分析

用边界元方法对横向载荷作用下纤维增强复合材料界面的滑移进行分析。通过离散边界,首先分别得到两组纤维物和基体的线性代数方程,然后结合界面条件可以导出最终的系统方程,其中界面的模拟采用弹簧阻力模型。给出的数值算例表明所提出的方法是有效的。     

混合边界条件下电热问题的数值分析

提出了数值模拟非线性耦合电热问题的Galerkin有限元方法.建立了此类问题 弱解的存在性和惟一性.运用固定点算法,引入标准Garlikin有限元逼近格式.分析了此格式解的收敛性,并给出了相应的误差估计.     

埋地管道不均匀沉降的应力及影响因素分析

为保障天然气埋地管道的安全运行,需要对其在不均匀沉降状态下的应力水平及其影响因素进行研究。选取该管道系统易发生应力集中的3个关键部位进行现场应力测试,得到系统运行时管道的应力值。应用ANSYS软件建立了管土非线性接触模型,通过对其进行分析,得到管道应力水平并建立了沉降差量与最大Von-Mises应力之间的映射关系。在该模型的基础上,探讨了管径、壁厚、埋深、埋土弹性模量、埋土泊松比对管道应力状态的影响。增大壁厚和埋土弹性模量以及减小埋深和管径均可降低不均匀沉降时管道的最大Von-Mises应力。研究结果为目前大量在建及在役天然气埋地管道的安全运行提供了理论支持,并提出了针对性的改进措施。     

水平荷载作用下多层轻钢结构墙体有限元分析

介绍了美国多层轻钢住宅结构体系,对其墙体在水平荷载作用下的受力性能进行分析。同时,对冷弯薄壁型钢的墙体与多层轻钢墙体进行了对比分析,得出了二者在水平荷载作用下的受力性能。