超临界二氧化碳管道操作仿真模拟教学

利用特征线法对超临界CO_(2)的管道特殊工况进行了模拟,旨在让学生学习新的思维方式和技术手段,并将其用于解决实际问题。CO_(2)运输作为碳捕集、利用与封存(CCUS)技术中的中间环节,承担着将CO_(2)从捕集地输送到封存地的任务。其中最常用的运输方式是管道运输。该文建立了以质量、动量和能量守恒定律为基础的描述管道内一维气体流动的数学模型,采用特征线法进行求解,利用MATLAB编程计算,对CO_(2)管道进行了操作模拟。该过程能够使学生掌握特征线法,了解超临界CO_(2)管道运行规律,提高实验教学效果。

基于CFD-DPM模型的高浓度矿浆输送90°弯管冲蚀磨损特性研究

在工况条件较为复杂的矿浆输送管道中,造成管道失效的主要原因是冲蚀磨损。管道中的冲蚀主要发生在典型弯管、变径管等流向或结构发生变化的位置。本文基于CFD-DPM耦合模型,模拟研究了复杂工况下液固两相流中的固体颗粒粒径、矿浆流速、矿浆浓度对某选矿厂矿浆输送管道的90°弯管冲蚀磨损的影响。结果表明:弯管的冲蚀磨损最为严重,90°弯管处的冲蚀磨损速率与矿浆浓度呈线性关系;流速达到5 m/s时90°弯管处的冲蚀磨损速率变化幅度较大;粒径在0.0374~0.0750 mm范围时,90°弯管处的冲蚀磨损速率无明显变化,粒径达到0.150 mm后90°弯管处的冲蚀磨损速率变化幅度较大。研究结果可实现矿浆输送管道冲蚀磨损区域和磨损速率的有效评估,为管道安全运维和寿命预测提供技术依据。

深海采矿柔性管力学性能及加工工艺研究综述

海洋蕴藏着储量丰富的矿产资源,深海矿产资源开发逐渐成为学术界和工程界的研究热点。管道提升式开采方案是目前公认的最具商业前景的海洋矿产开发方案。矿产输运管道作为连接海底中继舱和海上采矿平台的纽带,需要承受恶劣的风、浪、流环境载荷和复杂作业工况的工作载荷,其设计制造和力学性能分析一直备受关注。相比于刚性管道,柔性管道的弯曲刚度小、便于安装与回收、使用寿命较长。然而,柔性管道的结构复杂,各层之间相互影响,金属柔性管道由于自身结构的限制,在深海采矿行业中难以广泛应用,人们开始把目光放在非金属柔性管的设计与应用上。本文回顾了柔性管的发展历程,总结阐述了柔性管设计及加工制造中的力学性能分析方法和力学特性,并对柔性管设计制造的未来发展提供力所能及的展望。

穿山港区制氢加氢一体站的输氢管道设计

利用水路交通自然禀赋,通过太阳能和风能制氢,是构建港口绿氢“制-储-注-供-用”产业链的重要环节。制氢加氢一体站是未来的发展趋势,从安全角度保证制氢加氢一体站之间的管道输送十分重要。以穿山港区制氢量为500 Nm3/h的制氢加氢一体站为对象,开展输氢管道强度参数计算,并用CAESAR II软件对所计算的管道系统进行建模,开展多种工况下的静态应力分析。结果表明所设计的管道系统模型可行,可为制氢加氢一体站的气体输氢设计提供参考。

多级液体分布器流动特性分析

新型污水处理工艺的处理效率受到反应池流场扰动影响较大,引起流场扰动的主要因素是液体分布器出流均匀性和出孔湍流强度。目前,关于分布器均匀布水的研究较少,尚未揭示淹没流的孔口阻力特性与沿程阻力特性协同机制。本文提出一种孔径梯度变化的多级液体分布器结构,应用于某示范工程中,建立了基于物质传输模型的淹没流液体分布装置有限元分析方法,将数值模拟结果与试验结果进行对比。结果表明:试验得到2个测试平面内氯离子质量浓度最大偏差为1.97%,有限元模拟得到多级液体分布器的克里斯琴森均匀系数为89.1%。在进水过程中,试验和有限元模拟所得新进水质量分数的变化趋势一致,结果吻合较好,证明了新型污水反应器结构的合理性,且满足工程应用要求。

基于骨架提取的弯管类结构无支撑3D打印混合切片方法

弯管类结构存在丰富的悬空部位,采用传统熔融沉积3D打印技术制造需要消耗大量支撑,影响成本与成型表面质量。基于此,提出一种用于弯管类模型的骨架提取方法及相应的混合切片算法。与现有的简单沿骨架法面切片或分区多向切片技术不同,该方法充分利用弯管STL模型点云特点提取骨架和模型分层信息,引入干涉检查与切片路径检查,采用沿骨架法面切片与圆弧切片结合的混合切片方式,完成模型无支撑打印切片。最后,算法在4类模型上进行了切片仿真实验,验证其有效性和可行性。

浮式风机动态缆防弯器优化设计

针对防弯器设计时几何结构参数多,需同时考虑刚度、寿命及质量,设计过程复杂,难以快速获得最优结构方案等问题,建立动态缆整体动力响应分析模型及防弯器有限元分析模型,以质量和疲劳寿命为优化目标,将其主要几何参数作为变量,利用BP神经网络算法实现几何参数与疲劳寿命之间的全局化映射,建立防弯器疲劳寿命预测模型,并通过多目标粒子群优化算法得到考虑寿命与质量的最优结构方案。结果表明,优化后防弯器质量和疲劳寿命有一定的提升,形成了浮式风机动态缆防弯器快速优化设计方法。研究成果可为海洋工程结构与装备的优化设计提供理论指导。

均匀地层下预制节段式综合管廊受力研究

依托重庆巴南综合管廊试点工程,采用PLAXIS有限元软件建立节段式管廊与土相互作用模型,进行结构横向断面受力变形及管廊与土相互作用规律研究。结果表明:节段式综合管廊底板管节接触面处易出现应力集中,且随着回填土高度增加,应力集中程度增大;管廊侧壁与腋角相交位置、上下板中轴处受力变形较大,是设计重点加固区域;管廊侧壁所受侧向应力呈三段式分布;管廊自身刚度是管廊周边土体沉降分布影响因素之一。

输油管道在海底软土中的受力分析研究

利用离心模型试验、三维数值模拟方法和拟合公式方法对12寸输油管道的侧向管土相互作用问题开展研究。研究结果表明:不同工况条件下,管道侧向运动的土体抗力曲线均随位移呈现硬化型曲线。随着管重的增加,破土抗力增加。破土抗力方面,水压试验和操作工况比安装工况分别增加44.87%和18.72%;u/D=2.5时的侧向抗力,则分别约增加38.11%和13.05%。针对不同工况,基于前人研究成果进行公式参数的修正,得到了侧向运动条件下的土抗力计算方法,可以较好地反映实际工程的土抗力发挥情况。

新建天然气管道顶管穿越干线公路的施工过程数值模拟分析

随着我国长输油气管道行业的高速发展,新建油气管道与既有公路交叉问题日益凸显。文章以大理到临沧段某天然气管道建设项目穿越干线公路的工程实例为研究背景,采用数值模拟的手段,建立顶管穿越既有公路的工作井和接收井基坑开挖、套管顶进与出土、基坑回填施工全过程的三维数值模型,分析了新建天然气管道顶管施工对所穿越既有公路的影响,结论与现场情况基本吻合,可为类似的工程设计和施工提供参考和借鉴。

考虑近断层脉冲型地震动影响的埋地管道地震易损性分析

近断层脉冲型地震动具有短时高能量的脉冲特性,会对埋地管道等长周期结构造成较为严重的破坏。为研究近断层脉冲型地震动影响的埋地管道抗震性能,该文基于简化速度脉冲模型,结合脉冲周期、脉冲峰值的经验统计公式,模拟了不同地震动的方向性脉冲分量和滑冲脉冲分量,通过与ATC-63报告推荐的远场地震动中的高频成份进行叠加,合成了具有多种频率成分的近断层脉冲型地震动;在此基础上,进一步考虑空间变异性,生成了的空间相关多点非平稳地震动。利用ANSYS软件进行有限元建模,输入人工合成的地震动进行增量动力时程分析,建立了PGV与埋地管道最大应变之间关系的概率地震需求模型,结合管道极限破坏状态的划分,进而建立了考虑不确定性的不同管材、管径、壁厚及填覆土的埋地管道地震易损性模型。该模型为跨断层埋地管道地震风险评估中的地震易损性分析提供了理论基础。

真空管道双层衬砌结构力学特性研究

为了保证真空管道运输系统的密封性能,提出了盾构管片与二次衬砌组合的真空管道结构。基于双层衬砌数值仿真模型,以上海淤泥质粘土为模拟地层,分别分析了复合式衬砌结构和叠合式衬砌结构真空管道的内力分布。在与常规盾构隧道内力对比的基础上,分析了复合式和叠合式两种结构形式的真空管道内力分布差异、压差荷载引起的轴力增量及层间接触压力等力学特性,探讨了压差荷载、竖向荷载、结构形式等因素对双层衬砌结构内力的影响规律。结果表明:双层衬砌结构的真空管道在压差荷载作用下对衬砌的弯矩无影响,但会引起轴力增量;当竖向荷载较小时,压差荷载会使真空管道双层衬砌结构产生脱离区,脱离区随着竖向荷载的减小逐渐发展扩大;复合式真空管道的管片、二衬的弯矩量值大于叠合式真空管道;在较大的荷载条件下,复合式真空管道横断面轴力分布不均匀比叠合式真空管道更加凸显。

载流管道固液耦合振动计算

根据Hamilton原理 ,用有限元法推导载流管道的固液耦合振动方程 ,用QR法计算不同边界条件下管道的临界速度和固有频率 ,用Newmark法计算了管道对阶跃载载荷的响应 .所得结果可用于火箭发动机燃料馈给管道 。

涂塑钢管管道接头的连接和防腐蚀方法

指出徐塑钢管接头处的连接和防腐蚀是制约涂塑钢管推广应用的瓶颈,介绍了内(外)涂塑钢管接头连接和防腐蚀的几种实用方法。塑料防蚀带缠绕包覆法、收缩带包覆法、火焰喷涂法等外补口方法以及螺纹连接、沟槽连接、法兰连接、滑入式接口、内衬短管焊接等内补口方法较为实用。补口机内补口技术,只适宜长距离直管道,且设备复杂;记忆合金材料内补口技术,成本高,应用较少。只要注意补口涂层施工质量,严格操作规程,其质量是可靠的。

基于热经济学原理的管道保温厚度设计研究

利用最优化原理,考虑热力管道的单位长度能量损失费用和投资年分摊费用,推导出了能损经济厚度计算式。利用经济学的原理,考虑热力管道的单位长度损失费用和投资年分摊费用,推导出了损经济厚度计算式。进行了实际计算和对比分析。同时给出了平面保温设计的损经济厚度计算式。

管道流体瞬变的有限元研究

用有限元法对输流管道的流体瞬变进行研究，通过实例计算和传统的特征线法进行比较，证明了该方法的有效性。

波纹膨胀节失效因素与预防

介绍了波纹膨胀节失效的现象、因素及案例 ,并对失效的原因进行了分析。针对不同的失效因素提出了预防膨胀节失效的措施 ,并对安全注册的必要性进行了阐述。

超大型绞吸挖泥船泥沙输送系统优化设计

绞吸挖泥船的大型化可以显著加快疏浚速度,提升疏浚效率,降低环境破坏,减少人员劳动。因此,超大型化向来是疏浚业界努力追求的一个方向。上海交大船舶设计研究所设计了当前世界上最大装机功率(2.4 MW)、最大生产能力(在目标工况:排距8 km、挖深30 m、排高10 m、输送d50=0.23 mm中砂,产量大于8 000 m3/h)的绞吸挖泥船。介绍该船泥沙输送系统设计时所采用的基于目标工作点优化设计方法。该方法在前人对泥沙管道输送能耗、泥沙对泥泵性能影响等相关方面的研究成果的基础上,首次提出了针对设计工况施工效率优化,用极限工况作业能力进行校核的设计优化方法。结果表明:目标工况下,泥泵效率高达84%,柴油机效率高达90%,取得良好的节能减排和经济效果。

建筑暖通空调工程中制冷系统管道设计

为解决现代建筑业发展难题,本文将以建筑暖流空调工程为背景展开研究,重点阐述了建筑暖通空调系统的相关概述,以此为基础提出关于在建筑暖通空调工程中制冷系统管道的设计难点,最后从几个方面出发,提出几点做好建筑暖通空调工程中制冷系统管道设计的实践策略,旨意保障制冷系统管道设计效果,提高系统整体施工质量,促进建筑暖通空调工程的顺利建成,取得理想建设成效,希望能够为相关人士提供有效参考。

独立式管道支架的加固设计

介绍了管道支架的种类,重点介绍独立式管道支架的受力特点及破坏形式;通过一工程实例说明独立式管道支架在工程实际中的应用及加固形式。