收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

水流作用下含裂纹悬空管道数值分析

龙飞飞  
【摘要】: 管道运输是五大运输方式之一,在世界范围内都得到了广泛的应用与发展,而且油气管道一直是世界经济的大动脉。随着社会经济的不断发展,输油管道这种输送方式,成了各个国家生命线工程中的重要组成部分。然而,管线在带给人们方便和快捷的同时,由于管线老化等多种原因,导致因裂纹等缺陷引发的恶性安全事故时有发生,造成巨大损失,同时给经济的发展,社会和财产安全,生态环境带来巨大影响。 我国穿越河流的输油管道在长距离输油管道工程中占相当比例。早期铺设的原油管线大部分已运行三十年左右,而且还在担负重要任务。再者当时的穿越多数采取大开挖的方法,有些未达到设计深度,再加上多年的冲刷和枯水季老百姓取土,很多管线已外露。这类管道在水流作用下,可能因冲刷而形成悬跨。管道悬跨段由于没有土壤约束,在水流尾流旋涡的作用下易产生振动。若管道存在缺陷,其承压能力会下降,再加上旋涡引起的疲劳载荷,在服役中会导致其突然失效,影响正常生产、带来环境污染,给国民经济造成巨大损失。 本文针对上述问题,对水流作用下悬空管道绕流场进行数值分析。并在此基础上,研究含裂纹缺陷悬空管道在多种载荷联合作用下缺陷处的应力和管道疲劳循环次数。主要内容如下: 1、高雷诺数下管道绕流特性及绕流机理研究 水下管道形成悬跨后,在一定流速时,管道后面旋涡泄放频率可能接近管道的自振频率,从而出现垂直于水流的类似共振现象,并导致沿水流方向的振动和拖曳力的增大。管道两个方向的振动可产生很大的交变应力,使管道发生疲劳破坏。 2、高雷诺数下静止管道绕流数值分析 根据流体力学和计算流体力学理论,研究高雷诺数情况下静止管道绕流场,在计算模拟中监视管壁的升力系数和阻力系数,并得出管道绕流的涡量等值线分布、压力分布、切应力分布及静止管道的旋涡自然脱落频率。 3、高雷诺数下悬空管道横向振动数值分析 研究了悬空管道的横向振动;横向涡激振动对疲劳失效的影响远大于顺流涡激振动的影响,因此,为避免发生横向涡激振动,计算不同频率比条件下的升力系数、阻力系数、升力系数功率谱及涡量等值线分布图,确定管道发生“锁频现象”的频率比,得出水下输油管道悬空段的临界长度曲线。 4、水流作用下含周向裂纹悬空管道数值分析 建立悬空管道的计算模型,结合管道的支撑条件,研究含周向裂纹管道在多种载荷联合作用下的峰值应力和循环次数。并具体分析了裂纹处弯矩、裂纹长度、裂纹深度、管道内压、水流载荷和裂纹在管道横截面上的钟点这些因素对管道峰值应力和循环次数的影响。 5、水流作用下含轴向裂纹悬空管道数值分析 建立计算模型,结合管道的支撑条件,研究含轴向裂纹管道在多种载荷联合作用下的峰值应力和循环次数。并具体分析了裂纹处弯矩、裂纹长度、裂纹深度、管道内压和水流载荷和这些因素对管道峰值应力和循环次数的影响。 6、水流作用下含双裂纹悬空管道数值分析 建立含两个裂纹缺陷的管道的模型,研究两个缺陷在相互影响区域内,相对位置对管道峰值应力和循环次数的影响。比较得出管道含双缺陷时比单个缺陷时危险,而单个缺陷时含周向缺陷管道要比含轴向缺陷管道安全度低。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 姚哲;水下管道共振的产生及悬空段的长度计算[J];油气田地面工程;1996年05期
2 焦如义;水下管道“人工草”固定技术及应用[J];油气储运;1997年11期
3 ;文摘·题录[J];油气田地面工程;1998年01期
4 袁亮;;管道穿江工程测量方法[J];油气田地面工程;1981年01期
5 袁宗明;;水下管道悬空段共振时的长度计算[J];石油工程建设;1989年05期
6 帅健,吕英民,张进国;用动坐标迭代法分析海洋管道敷设时的应力[J];油气储运;1996年10期
7 续勇波,刘彦中,马剑雄,张朝富,毛跃;烤烟湿润穴盘育苗技术介绍[J];烟草科技;2000年04期
8 迟元祯,汪锡茂;DN720×8低压输气管线穿越双合子河工程设计计算[J];管道技术与设备;1995年06期
9 戴明;钻孔灌注桩在水下穿越管道加固中的应用[J];湖北地矿;2002年01期
10 闫澍旺;王金英;;地基对管线的极限承载力[J];石油工程建设;1992年04期
11 郭树桥,易先忠;海底管线疲劳裂纹的寿命分析[J];石油机械;1996年12期
12 王猛,杨道力;钻孔灌注桩加固水下管道[J];油气储运;2000年07期
13 魏中格,齐雅茹,刘鸿升,杨文芝;海底管道维修技术[J];石油工程建设;2002年04期
14 ;恒山悬空寺,高悬半空的“三教合一”[J];中华手工;2006年05期
15 陈家庆,焦向东,周灿丰,房晓明,章怡圣;水下破损管道维修技术及其相关问题[J];石油矿场机械;2004年01期
16 王利金,刘锦昆;埕岛油田海底管道冲刷悬空机理及对策[J];油气储运;2004年01期
17 薛龙;王中辉;周灿丰;焦向东;;高压空气环境下TIG焊接机器人关键技术[J];焊接学报;2006年12期
18 喻重山;张宏;赵宏林;喻开安;房晓明;;水下管道开孔机的设计[J];中国机械工程;2010年03期
19 陈德强;;环锤式破碎机悬空安装时振动问题的分析与解决措施[J];矿山机械;2010年09期
20 何宁;吴旭维;;水下管道法兰连接扳手系统的仿真研究[J];机械工程师;2011年05期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 杨兵;高福平;吴应湘;周柳燕;张运斋;;海流引起海底管道悬空的数值模拟[A];2005年度海洋工程学术会议论文集[C];2005年
2 马陈勇;赵继文;宋文强;;水下焊接技术在海洋工程中的应用及发展趋势[A];第十三届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集[C];2007年
3 赵兵杰;张建护;王克宽;刘明珠;;国内开孔机设备现状及在海洋石油开发中的应用[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(下册)[C];2009年
4 张恒洲;;苏帕河三江口水电站泥沙治理对策[A];中国水力发电工程学会水文泥沙专业委员会第四届学术讨论会论文集[C];2003年
5 冷志;叶宏平;范景涛;高庆立;赵强;;海底管道悬空处理工艺[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 龙飞飞;水流作用下含裂纹悬空管道数值分析[D];大庆石油学院;2008年
2 唐旭东;智能水下机器人水下管道检测与跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 郑伟;水下管道维修机具结构设计与切割过程建模及仿真[D];哈尔滨工程大学;2012年
2 齐占峰;水下管道法兰连接机具控制系统设计及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
3 谭磊;水下管道卡压式连接器与连接机具关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
4 林晓平;超声导波在水下管道结构中的传播规律[D];大连理工大学;2011年
5 王其;水下管道多功能维修机具及其夹持机构研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
6 魏峰;泡沫的消光性能及悬空技术研究[D];南京理工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李柯丰;我国水下管道维修系统海试成功[N];中国化工报;2006年
2 本报记者 张显峰;水下管道“动手术”告别“洋大夫”[N];科技日报;2006年
3 张楠嘉木;中海化学海南两工厂复产[N];中国证券报;2008年
4 周泽山;战泄洪毫不松劲 保供气全力以赴[N];中国石油报;2008年
5 吕帆;声纳定位推进海底管道维修技术发展[N];科技日报;2006年
6 王如君;开发资源不忘善待环境[N];人民日报;2007年
7 本报记者 李雁争;中海油输气管破损 中海化学局部“断炊”[N];上海证券报;2007年
8 陈支农;“泰纳线”其实没有输家[N];国际商报;2005年
9 ;“泰纳线”确定走向 俄政府拒绝提“钱”[N];经理日报;2005年
10 姜丰裕;看苏州如何吸引外资[N];延边日报;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978