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。     

Identification of Pipeline Inner Wall Geometry Based on the POD⁃RBF Method北大核心CSCD

Based on the proper orthogonal decomposition⁃radial basis function (POD⁃RBF), a geometric identification method for pipeline inner wall was proposed to solve the internal corrosion detection problem of natural gas and oil pipelines. In view of the static magnetic field, the simplified finite element model for the pipelines was established, and the variable⁃geometry sample library was constructed, to realize the response prediction of arbitrary geometry by the POD⁃RBF. The proposed method achieves reduced⁃order analysis and avoids repeated solution of the stiffness matrix due to the geometrical change during the identification process. Hence, it can significantly improve the computation efficiency. Finally, the grey wolf optimization (GWO) algorithm was used to optimize the objective function and avoid the calculation of the sensitivity in the process of geometry change. The numerical examples show that, the proposed method has high efficiency and accuracy in the geometric identification of the pipeline inner wall, with good stability even under introduced noises. © 2023 Editorial Office of Applied Mathematics and Mechanics. All rights reserved.     

基于粗糙集和BP神经网络的石化管道外腐蚀程度预测应用

研究管道外腐蚀程度预测问题。传统预测方法有专家评分系统等,而造成管道腐蚀的原因众多,专家对各个因素的偏好不一样,因此这类方法个人主观因素较强,预测的结果不够客观、准确。为了克服个人主观影响,提高预测精度,提出粗糙集理论-BP神经网络预测模型。该预测模型首先利用粗糙集理论消除管道腐蚀影响因素中的冗余因素,然后利用BP神经网络依据处理后的数据进行学习建模,并测试。仿真结果表明了该模型简洁性、快速性和有效性。     

用气相色谱仪快速分析管道天然气成分

对天然气成分进行准确分析可有效提高计量的准确性。目前天然气的计量主要有两种方法：体积计量和能量计量。天然气各组分含量是天然气计量的基础参数,气相色谱法是测量天然气组成最常用的方法。气相色谱法具有选择性高、分离效率高、灵敏度高、分析速度快、应用范围广等特点。     

黏弹性管道水柱分离弥合水锤有限体积法模型

基于有限体积法二阶Godunov求解格式对黏弹性输水管道中水柱分离弥合现象进行建模和模拟研究. 在传统的弹性管道模型基础上考虑管道黏弹性效应的影响. 在瞬变流控制方程中引入管道黏弹性项和动态摩阻项, 采用有限体积法进行求解, 考虑压力修正系数来模拟自由气体对计算单元的影响, 同时为避免数值模拟结果产生虚假震荡引入斜率限制器MINMOD函数; 通过虚拟单元法进行边界构建, 实现了计算区域的统一计算. 将所建模型计算结果与已有模型结果、试验结果进行对比, 并对影响模型的各参数进行敏感性分析. 结果表明, 本文模型能够准确模拟出纯水锤、水柱分离弥合水锤两种情况下的瞬态压力变化, 均能与试验数据高度吻合; 与传统的特征线方法相比, 当库朗数C_r小于1时, 有限体积法二阶Godunov格式计算结果更准确、稳定; 在压力波动的衰减过程中, 黏弹性效应相比于管道摩阻起主导作用; 与弹性管道模型相比, 考虑管道黏弹性效应后可显著提高模拟结果的准确性, 尤其是压力波峰值的相对误差明显降低.      

基于PFDHA的X80管道应变失效可靠度计算方法

地质断层是长输油气管道的主要地质灾害威胁,断层灾害条件下管道会由于过大的应变而失效。现有基于应变设计的确定性分析方法相对保守,无法考虑管道结构、管周土壤和地震断层位移的多重不确定性。为此,提出了一种综合考虑管道几何尺寸、管土相互作用,以及断层位移不确定性的可靠性分析方法。采用管道设计应变数据库,建立管道设计应变与各影响参数间的神经网络预测模型,获得基于应变的断层错位下管道极限状态方程。通过Monte-Carlo模拟,计算得到特定断层位移下考虑管道尺寸参数、管土作用参数、内压等参数不确定性的管道失效概率。基于断层位移概率危险性分析流程(PFDHA),对断层位移的不确定性进行考量,得到各断层位移在不同服役期下的发生概率。结合既得的管道条件失效概率,基于全概率计算公式可得管道在该服役期内的失效概率。以管道穿越博罗科努-阿其克库都克断裂的新粤浙X80管道为例开展分析,获取了该管道在服役10年、20年、30年的失效概率。结果表明:新粤浙X80管道服役20年内满足CSA Z662规定的目标可靠性要求;服役年限大于20年后,该穿越段管道失效概率将超越最大允许的失效概率,需采取必要的抗震措施。     

以能量密度为参量的管中导波无损检测参数选择

一般情况下，检测管状结构时采用位移分布或应力分布来选择超声无损检测的导波模式及其频厚积，这在有些情况下是不合适的。本文用总能量密度来选择检测管状结构的最佳导波模式及其频厚积，并用位移分布进行了比较，最后用混合边界元法进行了数值模拟，对其结果的有效性进行了验证。结果表明，总能量密度能有效的选择检测管材的最佳导波模式及其频厚积范围的检测的最佳位置。     

半渗透涨缩管道内微极性流动解析求解

分析了半渗透涨缩管道内的微极性流体的流动．应用合适的相似变换,将控制方程转化为常微分方程组．为了得到该问题的解析解,应用同伦分析方法得到该问题的速度表达式．并且用图形分析了各个不同参数,特别是膨胀系数对速度场和微旋转角速度的影响．     

输流管道混沌运动的凹槽滤波反馈控制研究

对于两端固定输流管道在基础简谐激励下的单模态系统,利用凹槽滤波器对系统的混沌运动进行了控制.首先计算了未扰系统中同宿轨道内部周期轨道的方程,然后分别计算了引入凹槽滤波反馈后,与系统同宿轨道和周期轨道对应的两个Melnikov函数.根据前者Melnikov函数具有简单零点,得到了系统具有稳态周期解的参数条件.最后对受控系统的运动响应进行了数值仿真,发现在适当的参数条件下,通过凹槽滤波反馈控制,能够成功地将系统的混沌运动引导到稳定的周期运动,并且通过改变凹槽滤波器的增益值,可以将系统的混沌响应引导到不同形态的周期运动.