微尺度型腔内液态金属流动规律模拟研究

修正了传统的Navier-Stoke方程,并利用修正后的方程与Fluent软件对微尺度型腔内Zn-Al合金微流动规律进行了数值模拟.模拟结果表明：液态金属在微尺度管道内的流动规律在管径为0.5mm时出现临界状态,管径越细,速度附面层相对厚度就越大.同时,微管流动存在着宏观流动中没有的“凸进效应”,且随着入口压力增大,流动前沿自由液面的凸进效应减弱.在流动前沿区域和上游区域之间出现负压力梯度区,且管径越细越明显. 关键词： 微管道 微流动 Zn-Al合金     

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.     

一种用于管道泄漏声定位的可调Q因子小波变换分析方法

针对泄漏声发射信号的非平稳随机特性,进行了泄漏声信号可调Q因子小波变换(Tunable Q-Factor Wavelet Transform,TQWT)的理论分析和实验研究。首先通过对典型泄漏声信号的TQWT分析,研究品质因子和分解尺度对泄漏声特征提取的影响。然后根据峭度最大原则,优选出适合泄漏声信号分析的TQWT参数。在此基础上,提出了一种基于TQWT提取管道泄漏声特征分量的方法,并将提取的特征分量进行互相关分析用于管道泄漏定位。实验结果表明,利用该方法可以有效提取出泄漏声信号中的特征分量,从而更好实现泄漏定位,定位误差较小。该项研究工作为实际工程管道泄漏检测提供了可行的解决方案。      

评估管道地磁暴灾害的大地构造分界面算法

大地电性结构的分界处容易加剧管道腐蚀, 穿过大地分界面的管道在分界点处受到的地磁暴致灾风险比较大, 提出一种可用于评估输油气管道的地磁暴灾害风险自评价描述的算法。改进算法的帕金森矢量在定位大地分界面时比传统算法的帕金森矢量更加准确; 在可以识别大地分界面的前提下, 改进算法的帕金森矢量方位角会在分界面附近完成±180°到0°或0°到±180°的过渡变化, 距离分界面越近, 方位角越能够反映大地分界面的倾向, 改进算法的帕金森矢量长度在分界点处达到最小值; 相邻地块电导率差值、空中电流源频率以及大地分界面与测线方向的夹角等因素会影响改进算法帕金森矢量的分布特性; 利用帕金森矢量的方位角图和长度图两个判据可以定位穿过分界面位置的管道, 相邻大地分界面之间存在虚拟界面, 需要分析排除。仿真结果表明了这些结论的正确性, 对管道防护具有重要的指导意义。     

银纳米簇水凝胶对油田管道中硫酸盐还原菌的抗菌性能研究

以AgNO₃和L-半胱氨酸为原料,利用紫外光照还原法制备了具有抗菌效应的银纳米簇水凝胶新型抗菌材料,利用透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对材料结构和形貌进行表征;利用厌氧工作站,通过最小抑菌浓度(MIC)、最小杀菌浓度(MBC)实验、生长曲线以及细菌染色实验,深入研究了银纳米簇水凝胶对硫酸盐还原菌(SRB)的抗菌性能。结果表明,与常规无机抗菌材料NaClO相比,此银纳米簇水凝胶对SRB具有优良的抗菌作用,对SRB的最小抑菌浓度为18.75μg/mL,最小杀菌浓度为37.5μg/mL。     

基于周向SH0导波的管道轴向缺陷定量表征

随着管道服役时间的增加,其损伤逐渐累积,最终导致泄漏或爆炸事故。引入导波在线监测管道损伤是确保其安全运行的重要保障。周向零阶水平剪切(CSH0)波具有不易频散、对管道轴向缺陷敏感等优秀特性,非常适用于管道轴向缺陷的定量表征。该文基于周向SH0导波在管道的传播特性,通过有限元模拟和试验对管道周向SH0模态导波与轴向缺陷的定量关系展开研究。结果表明:管道曲率半径越大,周向SH0模态的传播特性越接近板中SH0模态的传播特性;导波信号的反射系数和透射系数对轴向缺陷的长度和深度均呈现单调变化。依此建立了缺陷定量表征的关系云图,可用于评估缺陷尺寸。     

海底混输管道停输和再启动瞬态流动规律研究

本文采用大型实验环道模拟和OLGA软件结合探索海底混输管道在停输和再启动过程中的瞬态流动规律.实验模拟表明气液同时停输过程中没有出现过减现象;在保持气量不变的情况下,将液量突然增加,会出现压力过增现象.OLGA软件模拟表明在停输过程中,管线沿线温度下降,可能出现水合物;再启动过程中,平台终端的液量波动幅度很大;停输过程中,整条海底管线的总持液量不断减小,但幅度不大,再启动过程中,总持液量急剧增大,之后又重新达到稳定.     

高含水后期水平集输管道内油气水流型实验及分析

在油田开发后期,许多油田产出液的含水率已超过85%,进入高含水后期.集输管道内油气水三相流流型对高含水安全混输技术界限确定及水力热力计算方法研究具有极为重要的意义.本文利用计量间现有设施,在采油现场研制了一套油气水流型试验装置,对高含水后期水平集输管道内油气水的流型进行了试验研究,测试出了高含水后期各种工况条件下水平集输管道内油气水的流型,并根据油水状态,总结出五种高含水后期油气水冲击流的流型.     

PROPAGATION CHARACTERISTICS OF HIGH ORDER LONGITUDINAL MODES IN STEEL STRANDS AND THEIR APPLICATIONS

Propagation characteristics of high order longitudinal modes of ultrasonic guided waves in seven-wire steel strands are investigated theoretically and experimentally. According to these analysis results, proper longitudinal modes are selected for defect detection in steel strands. Dispersion curves for helical and central wires in a 17.80 mm nominal diameter seven-wire steel strand are numerically obtained firstly, and propagation characteristics of high-order longitudinal modes, such as wave structures, attenuation and dispersion, are analyzed. In experiments, the signals of ultrasonic guided wave at different high frequencies are excited and received at one end of a steel strand by using the same single piezoelectric transducer. The identification of longitudinal modes in the received signals is achieved based on short time Fourier transform. Furthermore, appropriate L（0, 5） mode at 2.54 MHz is chosen for detecting an artificial defect in a helical wire of the steel strand. Results show that high order longitudinal modes in a high frequency range with low dispersion and attenuation whose energy propagates mainly in the center of the wires can be used for defect detection in long range steel strands.