管道声呐系统的研制和应用

本文提出了用主动声呐原理探测地下煤气管道内积水位置的新方法,并对研制成功的一套便于在野外使用的管道声呐系统的设计和工作原理作了介绍.它的工作特点是:声发射器和声接收器分别置于露在地面上的与管道水井相连的抽水管口及管道的旁支管口,然后同时测定相应于发射声脉冲的在积水晃动而阻塞管道瞬间所产生的反射波时延,以及管道内煤气的实际声速,从而能直接和正确地决定积水所在位置.现场测试证实了这种管道声呐系统能够有效地解决长期来一直难以解决的城市煤气管道内积水探测问题.     

传统解剖学特征与深度学习相结合的肺叶分割算法

CT图像中肺叶位置的确定对于肺部疾病的准确定位以及定性定量分析具有重要意义。为了提高肺叶自动分割准确率,提出了一种结合气管,血管等传统解剖学特征以及深度学习的肺叶分割算法。对原始图像进行预处理,获取肺实质、气管、血管以及基于深度学习网络的肺裂分割结果;整合来自多个解剖结构的信息生成分水岭分割所需成本图像;通过基于深度学习网络的肺叶粗分割结果,获取肺叶标记区域;执行基于标记的分水岭分割,实现肺叶的自动分割。选取了来自上海市肺科医院的20例含有肺部疾病患者的CT图像对该方法进行验证,最终的Jaccard相似性系数为92.4%。实验结果表明方法具有较高的肺叶分割精度,并且具有较强的鲁棒性。     

双扬声器近场声源重放实验研究

该文针对电子器件散热用的一款变速轴流风扇的气动噪声及其降噪方法进行实验研究。首先利用风扇旋转轴等高平面内圆周分布的传感器阵列测量风扇不同转速下远场噪声分布,总声压级与转速的对数关系验证散热风扇主要气动噪声属于偶极源噪声,频谱分析显示离散单音噪声为主要噪声影响因素。基于管道声学理论的管道模态截止方法,研究进出风口安装圆形短管对风扇气动噪声的影响,实验结果显示不同位置、不同长度的短管对风扇远场噪声影响不同。额定转速下,在进风口安装2 cm管道可以使远场1 m处平均总声压级下降4.1 dB(A),降噪效果显著。模态测量结果显示,此种情况下对应离散单音处的风扇主要模态幅值大大降低,风扇离散单音噪声降低从而噪声总声压级大幅减小。该方法为散热风扇降噪提供了一种新的途径。     

天然气管道泄漏的声-压耦合识别方法

为了提高对城市燃气管道泄漏检测的准确性,该文提出了一种基于声波与压力波耦合的识别方法,并通过实验考察了它的可行性。实验发现管道的气体泄漏引起了两个显著特征,即泄漏噪声与压力下降。泄漏噪声的强度随泄漏量增大而增大,但噪声的频率基本保持不变;管道内压力降低的速率与泄漏量大小正相关。据此发展了一种基于相关算法的泄漏耦合识别方法,通过判别泄漏噪声与压力降是否同时出现,以及相关函数值大小与阈值对比,来判别泄漏是否发生及其大小。实验验证了耦合识别方法的有效性,并展示了比单一信号识别方法更好的抗干扰能力。     

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。     

高压氢气泄漏自燃形成喷射火的实验研究

为了探究高压氢气泄漏发生自燃时所需的临界初始释放压力随管道长度的变化规律,了解管内自燃火焰向管外喷射火焰转变的发展过程,本文利用压力、光电以及高速摄像等测试系统展开实验研究。实验结果表明：当管道长度相同,初始释放压力较低时,氢气泄漏不容易发生自燃;随着管道长度的增加,氢气发生自燃时的临界初始释放压力先缓慢减小后迅速增大;当管道长度一定时,初始释放压力越大,激波传播速度越快,氢气管内自燃的位置距离爆破片越近;气流通过激波马赫盘后,火焰燃烧加剧;随着时间的增加,火焰长度呈现先增大后逐渐减小的变化趋势,喷射火焰尖端的平均传播速度逐渐减小;火焰宽度呈现先增大后迅速减小至稳定值的变化规律。

     

含非线性能量汇的简支输液管非线性振动控制研究

论文建立了一个含有非线性能量汇(NES)装置并输运脉动内流的简支输液管道理论模型,研究了NES装置对管道的非线性动力学特性与振动控制的影响.利用Galerkin和龙格库塔法,得到了在含NES和不含NES装置时管道动力学响应的数值结果.研究表明,NES装置能有效地抑制管道振动.通过对比可知,NES对管道系统的稳定性和非线性振动控制有着明显的影响.此外,论文还详细讨论了NES装置相关参数对系统的动力学影响.结果表明,增大NES的弹簧刚度k、阻尼σ和质量比e有利于管道减振,且最佳安装位置在管道中点.此外,增大阻尼σ能缩小失稳激励频率区域,而其他参数的变化对失稳激励频率区域影响较小.     

纤细管道内壁质量检测仪的光学系统特性研究

本文对纤细管道内壁质量检测仪的光学系统成像特性进行全面分析，并对实际设计中存在的问题提出解决的有效途径。     

Theoretical analysis on hydraulic transient resulted by sudden increase of inlet pressure for laminar pipeline flow

Hydraulic transient, which is resulted from sudden increase of inlet pressure for laminar pipeline flow, is studied. The partial differential equation, initial and boundary conditions for transient pressure were constructed, and the theoretical solution was obtained by variable-separation method. The partial differential equation, initial and boundary conditions for flow rate were obtained in accordance with the constraint correlation between flow rate and pressure while the transient flow rate distribution was also solved by variable-separation method. The theoretical solution conforms to numerical solution obtained by method of characteristics (MOC) very well.     

Modeling of fluid dynamics interacting with ductile fraction propagation in high pressure pipeline

This paper presents a computational model for the fluid dynamics in a fractured ductile pipe under high pressure. The pressure profile in front of the crack tip, which is the driving source of crack propagation, is computed using a nonlinear wave equation. The solution is coupled with a one dimensional choked flow analysis behind the crack. The simulation utilizes a high order optimized prefactored compact-finite volume method in space, and low dispersion and dissipation Runge-Kutta in time. As the pipe fractures the rapid depressurization take place inside the pipe and the propagation of the crack-induced waves strongly influences the outflow dynamics. Consistent with the experimental observation, the model predicts the expansion wave inside the pipe, and the reflection and outflow of the wave. The model also helps characterize the propagation of the crack dynamics and fluid flows around the tip of the crack.