组合立管系统内气液两相流特性及管道共振分析

存在空间构型的管道系统在海上集输系统中的应用非常普遍。在近水平管道和立管组成的管道系统中,气液两相流的流型演化非常丰富,可能诱发系统的组合共振和参数共振,危害管道安全和稳定性。采用有限单元法建立一个可以描述轴向、弯曲振动和流固耦合作用的动力学模型,来评估管内两相流引起的共振效应,其中,两相流的含气率用经验关联式进行预测。开展流型观察和压力测试,并绘制流型图,以更好地理解管内流型演化和压力脉动特性。细致研究了两相流和弹性基础对系统固有特性的影响。然后,开展了实验装置的共振分析及验证实验来研究系统的振动特性。结果表明:立管内的流型主要有5种,其压力脉动频率主要集中在低频;弹性支撑会大幅提升结构的固有频率,增强基础的弹性系数可以有效降低管道系统共振的可能。