管道超声相控阵全聚焦成像仿真及算法优化

针对厚壁管道内部缺陷识别困难、可视化差等问题,提出基于超声相控阵理论和全聚焦算法对厚壁管道内部缺陷进行图像重构。并针对全聚焦成像效率低的缺点,采用有限元法对外径为550 mm,壁厚为65 mm的厚壁管道超声相控阵全聚焦成像进行仿真,模拟缺陷检测过程和成像结果,并使用稀疏矩阵对算法进行优化。结果表明:在基本满足成像质量要求的情况下,采用激发中心频率为5 MHz,阵元宽度为0.5 mm,阵元间距为1 mm,阵元数量为32时,稀疏激发矩阵比全矩阵全聚焦成像效率提高了74.81%,有效提高了成像速度,满足全聚焦快速成像的需求。

基于环形阵列的油管损伤三维成像检测方法研究

传统的瞬变电磁套管损伤检测技术是通过采集数据来反映套管损伤情况的二次场信息,反演套管二维壁厚曲线,为套管损伤提供解释依据。为了使套管损伤解释得更加高效、直观、精准,满足井口油管三维成像的需求,建立一种基于环形阵列式的井口油管三维成像检测系统,利用探测仪器中环形阵列分布的TMR传感器,对井口油管各个方位的信息进行采集,使得采集到的数据能够描述不同深度、不同角度的损伤情况。结合套管半径、涡流扩散时间以及径向探测角度之间的关系,通过对井口三维数据的处理,实现套管内外壁三维成像,进而实现井口油管的非对称损伤解释。通过与传统的电磁探伤曲线的对比,验证了所提井口油管三维成像检测方法的有效性,为现场套管损伤解释工作提供重要依据。

聚乙烯管焊接接头相控阵超声检测的优化设计

在管道工程应用中,由于良好的耐腐蚀性和韧性,聚乙烯(PE)管与其他材料相比具有显着优势,已广泛地应用在核电、油气输送领域;PE管焊接过程中,焊接参数、人员操作和环境等因素会影响聚乙烯管道的焊接情况,可能致使焊接接头内部形成缺陷,影响管道安全运行,而相控阵超声检测技术能够实现聚乙烯管道焊接接头内部结构的无损检测及评估;因此开展PE管焊接接头的相控阵超声实际检测工作,研究了聚乙烯材料的声衰减规律及声频散效应,优化了焊接接头的超声相控阵检测工艺,基于CIVA仿真软件实现了聚乙烯管道相控阵超声检测的声场模拟和缺陷仿真,通过研究检测参数及声学参量变化对检测结果的影响,获得了PE管焊接接头的最优检测工艺;通过加工带有典型缺陷的聚乙烯热熔对接接头试样,对前期基于仿真结果设计的检测工艺以及针对焊接接头相控阵检测研发的楔形耦合组件进行可靠性测试和工艺试验;研究结果为PE管接头缺陷的超声相控阵检测提供了工艺设计的理论支持和可靠的研究方法。

中深层地热地埋管管群换热性能模拟和布置优化

在中深层地热地埋管(DBHE)供热技术应用中,主要使用多个地埋管构成管群为建筑供暖。为了研究中深层同轴地埋管管群换热性能,本文基于西安市西咸新区典型地质分布,构建了中深层同轴地埋管管群数值模型,研究了不同间距、不同分布下各地埋管换热器间热交互作用以及长期取热期水温衰减规律。结果表明,多井集群供暖过程中周围岩土所形成的“冷堆积”现象是导致地埋管集群供暖能力逐年下降的主要原因;当地埋管间距从5m增至25m,平均出口水温和取热功率分别提升3.86%和11.5%;在西咸新区典型地质条件分布下,地埋管间间距应保持在15m以上;本文提出的四种管群分布中,地埋管呈直线分布时各地埋管出口水温和取热功率衰减最小,其中心地埋管出口水温仅衰减5.74%。在工程设计中,中深层地埋管管群应尽可能直线排布,避免重叠排布。

平板微热管阵列换热器的研究现状与展望

平板微热管阵列换热器作为一种高效的传热设备,在当前节能减排的背景下具有广阔的应用前景。本文主要针对平板微热管阵列换热器的优化研究应用现状进行总结分析,得出其传热性能主要影响因素有:平板微热管阵列的微槽尺寸、工质选择、充液率、倾斜角度及换热器的翅片结构尺寸、热流量、运行温度、流动特性等,这些都会对其产生性能影响。在上述性能影响因素当中,对于平板微热管阵列换热器翅片结构尺寸参数的优化研究相对来说仍然较少,需要进一步的重视和探究。

直缝埋弧焊钢管超声波相控阵检测工艺技术研究

介绍了标准中检测焊管典型缺陷的超声波检测探头布置方法。提出了钢管焊缝纵向伤检测方法、横向伤检测方法及串列式检测方法。通过不同的检测方法灵敏度校验、耦合监视、检测能力的确认,确保该检测方法可满足油气管道相关标准要求。该检测系统结合自动化校准模式,通过对比样管人工刻伤对应波形位置,可以清晰地看出样管上人工检测缺陷的位置误差、漏检和误报等情况,为钢管自动探伤工作带来方便,并提高了钢管检测质量。

基于改进YoloX算法的HDPE管接头TFM相控阵超声图谱缺陷识别

针对高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,HDPE)管热熔接头相控阵超声检测时存在的图谱判读效率低、人员经验要求高等问题,文章提出一种基于改进YoloX算法的热熔接头全聚焦(Total Focusing Method,TFM)相控阵超声图谱缺陷(以孔洞为例)智能识别方法。在YoloX的加强特征提取网络中引入卷积注意力机制模块,提高模型对缺陷信息的关注度,使用CIoU损失函数计算回归损失,以提升模型的定位精度,降低漏检率。通过TFM相控阵超声检测实验,采集原始缺陷图谱,并在完成图像增强后创建数据集。采用迁移学习策略进行训练,加快模型收敛速度。结果表明:该方法对缺陷的识别精度达98.18%,检测平均速度达23.92帧·s^(-1),检测精度相较于原YoloX模型提升了2.57个百分点且对小目标缺陷有更好的检测效果。文中方法可以识别出TFM相控阵超声图谱中的缺陷,为热熔接头的精确检测提供技术支撑。

相控阵超声技术在直缝埋弧焊管自动检测中的应用

采用相控阵超声技术对油气输送焊管的焊缝缺陷进行检测,介绍了检测系统的组成和检测原理,并开展了直缝埋弧焊管道的现场检测试验。试验结果表明,与常规脉冲回波超声技术相比,直缝埋弧焊管的相控阵超声自动检测系统具有检测精度高、检测效率高、缺陷检出率高、检测结果显示直观等优势,可以快速、高效地对直缝埋弧焊管焊缝进行检测,具有广阔的发展前景。

PE管热熔接头相控阵检测试验探讨

PE管在城镇燃气管网领域大量使用,其连接方式大量使用热熔接头,接头质量的好坏直接影响管道系统的安全。分析了超声相控阵检测技术原理,采用相控阵检测技术对预制PE管热熔接头人工缺陷的试样进行了检测试验,对比分析了外翻边对检测结果的影响,分析了未检出缺陷的原因,验证了检测结果的可靠性。

聚乙烯管焊缝超声检测工艺探讨

通过对聚乙烯管不同焊接工艺所形成的焊缝结构分析,了解相应的焊接缺陷产生的机理,针对各自形成的焊缝形状,选择不同的超声检测工艺。对电熔焊接接头检测,采用相控阵超声检测工艺,优化其灵敏度、扫查孔径和聚焦深度的工艺参数来提高检测效率;对热熔焊接接头采用TOFD检测方法,选择合适TOFD楔块材质和规格来提高检测分辨力。

某高频段瓦式相控阵天线的热设计与试验分析

随着通信技术的快速发展,瓦式相控阵天线以其小型化、高性能、高集成的特点,已逐渐成为有源相控阵天线发展的新趋势。但随着频段及集成度的不断提高,多功能集成芯片的热流密度也越来越大,随之带来的散热问题也更为突出。针对某高频段瓦式相控阵天线的热设计要求,提出一种强迫风冷条件下“散热风道+扁平热管”的低成本散热方案,通过数值仿真验证阵面发热器件可控温度及多功能集成芯片温度一致性,搭建热测试平台进行热测试,对测试点实测温度与仿真温度进行对比分析。数值仿真和试验结果表明:所设计的热控结构能够满足发热器件的壳温要求以及多功能集成芯片的温度一致性要求,进一步验证了该散热方案的合理性,可为后续同类瓦式相控阵天线的热设计提供一定的参考。

奥氏体不锈钢小径管焊缝超声波相控阵检测技术应用及分析

针对奥氏体不锈钢小径管焊缝的失效机理和裂纹缺陷特点,研究制定了专用超声波相控阵检测技术,并确定了验收标准及裂纹判断方法,选取35条焊缝进行现场试验验证。结果表明:超声波相控阵不合格焊缝与内表面液体渗透检测结果基本一致;超声波相控阵与射线检测约50%焊缝结果一致,超声波相控阵和射线检测均存在裂纹漏检。通过理论、试验结果及试验数据统计分析,得出超声波相控阵技术能够有效检测出役致裂纹;超声波相控阵技术在单侧扫查时,对探头对侧焊缝区域裂纹缺陷检出率低,容易发生漏检;超声波相控阵技术对于高度较小的裂纹,容易误判缺陷性质;射线检测对役致裂纹的检出率低,从检测结果统计分析可得出,检出率低于超声波相控阵技术。

Experimental Investigation of Solar Panel Cooling by a Novel Micro Heat Pipe Array

A novel micro heat pipe array was used in solar panel cooling. Both of air-cooling and water-cooling conditions under nature convection condition were investigated in this paper. Compared with the ordinary solar panel, the maximum difference of the photoelectric conversion efficiency is 2.6%, the temperature reduces maximally by 4.7℃, the output power increases maximally by 8.4% for the solar panel with heat pipe using air-cooling, when the daily radiation value is 26.3 MJ. Compared with the solar panel with heat pipe using air-cooling, the maximum difference of the photoelectric conversion efficiency is 3%, the temperature reduces maximally by 8℃, the output power increases maximally by 13.9% for the solar panel with heat pipe using water-cooling, when the daily radiation value is 21.9 MJ.

城镇聚乙烯燃气管道检测技术

为进一步提高对聚乙烯管道缺陷的检测能力,针对聚乙烯材料不导电、不导磁、强度失效、机械损伤后果严重的特点,根据美国塑料管材数据协会的失效事故表,归纳城镇聚乙烯燃气管道失效方式为材料失效、连接失效、管道损坏,据此分析聚乙烯燃气管道的失效原因、检测措施、检测难点,并对定位困难、壁厚测定困难、连接接头检测困难进行技术适用性分析,提出检测要点及可行的检测方法。上述的管道走向检测、埋深检测、壁厚测试、熔接接头超声相控阵检测能有效地保证聚乙烯管满足完整性检测要求。

埋地管道泄漏三维坐标-波速联合估计方法

为实现埋地输气管道泄漏精确定位,使用加速度传感器在土表检测泄漏振动声波,并提出基于非均匀L形阵列的泄漏源三维坐标和波速联合估计方法。大孔径非均匀L形阵列内嵌小孔径L子阵,由小孔径子阵结合Root-MUSIC算法求解远场信源DOA与波速的约束关系,再利用大孔径L阵进行波速和近场信源距离的二维空间谱估计,最后根据估计结果计算三维坐标从而降低计算量。定位实验结果验证了L形阵列性能的优越性,基于L形阵列的联合估计法能够估计不同土壤条件下的泄漏振动声波传播速度,并得出泄漏源的三维坐标。相较于使用理论波速的定位方法,联合估计法定位误差降低了90.9%,避免了理论波速误差对定位的不利影响。联合估计法的计算耗时比直接三维空间谱估计降低了88%,且定位精度保持不变。根据远/近场判据计算出信源范围rmin~rmax,实验验证该范围内可实现精确定位。

V形槽微通道阵列铝热管传热特性

为强化微通道阵列铝热管的传热性能,将V形槽应用于微通道阵列铝热管,利用R1336mzz(Z)、HFC4310mee和丙酮工质在不同倾角下对热管进行了传热特性研究。结果表明:V形槽微通道阵列铝热管的最佳充液比为23.2%,在45°~90°倾角范围内,热管在相同加热功率下具有较低的蒸发端温度且受倾角的影响很小,而在0~45°倾角下传热性能受角度的影响较大;在θ=90°和0°这两个特殊的角度下,不同的工质使热管呈现出不同的传热特性。当θ=90°时,填充丙酮的阵列铝热管热性能较好,最高等效导热系数可达到35.67 kW/(m·K)。而当θ=0°时,3种工质阵列铝热管的热性能尽管都有所下降,但仍保持较好的传热性能,其中丙酮阵列铝热管加热功率在0~160 W时,其等效传热系数均能达到垂直时的72.5%以上,最高等效导热系数也能达到22.28 kW/(m·K),这归功于V形槽道能够提供较强的毛细驱动力,可缓解热管因重力作用弱化而带来的不利影响。

站场工艺管道小口径支管角焊缝相控阵超声检测工艺

小口径支管是站场工艺管道重要组成部分,受其管径小、结构复杂等因素的影响,目前的无损检测技术有效性不高,大量小口径支管角焊缝的安全状况不明,是站场工艺管道的安全隐患。采用CIVA仿真软件对典型规格的小口径接管角焊缝模型进行仿真,分析不同工艺参数下焊缝内部声场的特点及变化规律,优化了相控阵无损检测工艺,并在模拟试件上开展5种典型缺陷的试验验证,验证结果表明,提出的相控阵检测工艺可以有效检测出模拟试件中的典型缺陷,缺陷实测尺寸误差在10%以内。

空气换热式微热管阵列梯级相变蓄热装置的蓄放热性能

可再生能源例如太阳能等,是实现碳达峰、碳中和目标的重要能源形式,但其存在间歇性与不规律性等问题。将相变蓄能技术与可再生能源结合可以利用相变蓄能技术提高系统的稳定性。提出微热管阵列梯级相变蓄热系统,以空气为换热流体,以52#石蜡和月桂酸作为梯级蓄热的两种相变材料,研究梯级蓄热装置在换热流体不同进口温度、不同流量下的蓄热特性。结果显示,该装置在较大的填充率下缩短了蓄放热时间,完成蓄热过程所需时间与单级蓄热装置相比缩短了43.75%。换热流体进口温度对梯级蓄热系统传热性能有较大影响。梯级蓄热装置的蓄热效率和放热效率分别为88.9%和76.8%。蓄热过程中,梯级蓄热装置蓄热器1和蓄热器2的平均有效性分别为0.51和0.45。

月球极区水冰开采热管阵列布局设计方法

针对月球极区水冰原位资源开采问题,提出一种热管阵列布局设计方法。根据水冰开采方案给出了热管阵列,用三维有限差分方法对热管阵列进行热传导数值解算;建立采水量与热流消耗的目标函数,利用遗传算法对热管阵列布局进行优化,迭代搜索出热管布局的最优解。仿真实验表明,提出的热管阵列布局优化方法能够以最小的热流消耗获得最大的采水量,并给出一次任务能够收集的水冰质量和所需总时间。将这一设计方法应用于月球基地生命保障系统,可提高极地原位资源的采集效率。

平板微热管阵列应用于锂电池散热的数值模拟研究

本文将平板微热管阵列应用于锂电池散热,利用Fluent软件模拟电池单体及电池模块的温度场,结果表明:随着放电倍率的增加,电池产热量急剧增加,在自然对流条件下,电池单体以2C运行结束最高温度可达55.90℃;平板微热管阵列的应用可以有效降低电池模块温度和温差,电池模块以高倍率2C运行时,采用12根平板微热管阵列对称布置散热可使电池模块的最高温度降低12.34℃,温差减小3.81℃;微热管阵列对称布置可有效降低电池模块的温度不均匀性。