防止温度应力下海底管线发生整体屈曲的工程措施研究

为减小油气输送难度和避免原油固化,石油、天然气通常在高温高压下输送．输送过程中的高温和高压导致海底管线中产生较大的附加应力,附加应力的不断累积造成管线发生整体屈曲．对于埋地的海底管线通常会产生竖向屈曲大变形而影响使用甚至破坏．因此,需对有可能产生整体屈曲的管线采取工程防护措施．结合我国海洋工程中管线常用的铺设及保护措施,对处于保护状态下管线由温度应力引起的整体屈曲特性进行理论分析和数值推导,对沟槽保护、沟槽掩埋保护以及压块保护措施的有效性进行了系统分析和对比．     

基于磁偶极子构造法几何建模的铁管磁异常正演

地下铁磁性金属管线受地球原磁场磁化产生磁场会改变原地磁场分布,而形成地磁异常;通过管道几何建模和磁偶极子构造法对管道磁异常进行正演分析;首先利用近似的立方体单元对管道进行几何建模并输出相应的立方体单元体积和中心坐标;然后将立方体单元近似为磁偶极子,使用磁偶极子构造法进行管道磁异常正演;最后研究了距径比,磁倾角,磁偏角,地球场强,管道材料磁化率对管道磁异常正演的影响;研究结果表明:在6倍距径比外,同一球面上测点磁异常值接近一致, 且管道磁异常正演结果不受磁倾角,磁偏角和材料磁化率的影响;随着地磁场强度增大,管道磁异常呈线性增大;研究成果将为自主研发高精度磁异常地下管线探测设备奠定理论基础。     

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.     

高速SHA-256算法硬件实现

SHA-256安全散列算法在数字加密、数字签名中被广泛应用．为满足应用对算法运算速度的要求,提出一种快速实现SHA-256安全散列算法的的硬件新结构．方法通过对算法进行推导,使得能在硬件上实现平衡的四级流水线设计,提高了运算速度．综合结果表明,采用中芯国际0．18μm工艺,数据吞吐量可达2．89Gb／s,优于目前发表的同类设计结果．     

黄河口裸置管线在位稳定性数值模拟研究

基于Biot固结理论,并结合接触算法,考虑了海水流经管线时的尾流效应,建立了波浪荷载作用下裸置管线与周围土体相互作用的有限元模型,使计算结果更加符合实际情况。将此模型应用于黄河口埕岛油田裸置管线在位稳定性计算,分析了尾流效应对裸置管线稳定性的影响,在此基础上提出了适用于黄河口不同地质分区的裸置管线稳定性校核曲线。     

应用光纤布喇格光栅传感器监测地下管道腐蚀的新方法研究

地下管线工作环境恶劣,腐蚀是引起它破坏和失效的主要原因之一.本文提出了一种应用光纤光栅传感器监测管道腐蚀的新方法.输送石油和天然气等一些物质的管道内部存在的压力会使管道发生膨胀,进而导致管道外壁产生环向变形.假定管道为无限长,管道内部压力导致的管道外壁轴向应变可忽略不计,当管线发生腐蚀时,会导致管壁变薄,管道内部的压力又可以看作基本不变,这样就会增大管道外壁的环向应变.当管道内部压力保持恒定时,管道壁厚与应变之间存在一定的反比例关系,本文方法就是将封装好的光纤光栅传感器粘贴在管道外壁,通过监测外壁环向变形来判断管道腐蚀的情况和程度.通过理论值、模拟值和试验值三者的对比分析来说明了这种新方法是可行的,并且值得被广泛应用,为埋地管道的防灾减灾提供了一种对策.     

带套筒构件埋地燃气管道绝缘接头的密封性研究

本文对直径为100mm带套筒构件埋地燃气管道绝缘接头的强度进行了计算和实验分析研究.计算研究中根据在符合实际工程下确定带套筒构件埋地燃气管道绝缘接头密封部位的应力和位移,以及对管道密封性能的影响;实验研究中根据对直径为100mm带套筒构件埋地燃气管道绝缘接头进行符合实际工况的试验,测量绝缘接头密封部位的应力和位移,以及密封圈的受损程度.对计算和实验结果进行分析比较,确定带套筒构件埋地燃气管道绝缘接头在装配中的最小预紧力,分析在不同因素作用下管道绝缘接头的安全性,并为其它直径类型带套管构件埋地燃气管道绝缘接头的设计提供可靠的依据.     

Simulation of transient flow in pipelines for computer‐based operations monitoring

Computer models can provide the basis for real‐time monitoring and control of fluid flow in pipelines. Problems of fluid flow in pipelines are mathematically represented by a non‐linear system of coupled partial differential equations. In this paper, several numerical techniques are evaluated with respect to their suitability for the purpose of real‐time monitoring of fluid flow in pipelines. The proposed techniques are evaluated in terms of the L₁, the L₂, and the L_∞ error norms. Moreover, the developed simulators will be compared in terms of their speed of response and settling time which are essential factors for an effective real‐time monitoring scheme. Finally, the selected simulation scheme is further tested under assumed pipeline leak conditions. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

The development of slugging in two-layer hydraulic flows

In this paper, we develop a hydraulic theory to describe theoccurrence and structure of slugging in a confined two-layergas–liquid flow generated by prescribed, constant, upstreamvolumetric flow rates in each layer. A linearized theory forthe uniform flow is established, after which we use bifurcationtheory to study fully non-linear periodic travelling wave structures.We find that a two-parameter family of such travelling wavesolutions exists. Under given conditions, the volumetric flowrate constraint provides a relation between these two parameters.To select a unique periodic travelling wave solution, we requirea further relation. We first investigate the conjecture thatthe periodic travelling wave solution selected in the initialvalue problem has the same wavelength as the linearly most temporallyunstable mode. To do this, we solve the initial value problemnumerically on a periodic domain. We find that the separationof the liquid slugs that form is much longer than the wavelengthof the most unstable temporal mode. We then develop a differentconjecture based on the convective instability of the long ‘tails’of the available periodic travelling wave solutions, which leadsto a better understanding of the wavelength selection process.     

基于低频吸声超构材料的复合消声器研究*

针对管道内低频噪声难以抑制的问题，本文基于亥姆霍兹共振腔（HR）阵列吸声板和穿孔管消声器组合，设计了一种复合式宽带消声器。首先利用有限元法仿真分析传统穿孔管消声器，发现中低频消声能力较差，通过嵌入HR阵列吸声板吸收中低频噪声。采用仿真与实验的方式研究吸声板的声学性能：在400-1000 Hz频段内的平均吸声系数达到了0.88。然后对复合式消声器进行数值模拟及3D打印阻抗管实验测试对比：复合式消声器在400-1718Hz频率范围内的平均传递损失为18.15 dB ，最终实现了管道内全频带噪声有效控制。