LNG低温复合软管疲劳特性及参数化分析研究

LNG低温复合软管具有强度高、重量轻、柔韧性好等优点,可以满足恶劣海况下LNG的输送需求,但其结构复杂,且面临多种耦合载荷作用下的疲劳失效问题。首先建立了LNG低温复合软管的有限元模型,研究了复合软管在弯曲和内压载荷下的力学响应和弯曲疲劳寿命特性;然后改变螺旋钢丝直径、预紧间距、导程和纤维层数及摩擦系数等参数,对软管的弯曲疲劳寿命进行了参数化分析。结果表明预紧间距、导程和纤维层数对复合软管的疲劳损伤影响显著:预紧间距增大时,复合软管疲劳损伤先增大后减小;导程减小或者层数增加时,复合软管的疲劳损伤会明显减小。摩擦系数对疲劳损伤几乎没有影响。研究成果可为低温复合软管的结构设计提供理论参考。

燃气爆炸事故中软管物证案例分析及数据库建立

连接燃气源与灶具的软管是室内燃气爆炸事故现场中常见的一类物证,在事故调查中起到重要作用。该文以数起真实发生的室内燃气爆炸事故为案例,分析软管物证及痕证在事故调查及反演分析中的作用。结果表明,在某2起燃气爆炸事故案例中,通过分析软管形貌并测试软管特性参数,证实软管的玻璃化转变温度较高,现场温度远低于玻璃化转变温度导致的软管脆化开裂,是燃气泄漏的主要原因。在某起燃气爆炸火灾事故案例中,软管形貌完好无损,能够排除因软管连接的液化气罐泄漏导致的燃气爆炸事故。建立燃气爆炸事故中燃气软管痕证数据库,可向数据库内添加事故信息及软管图片信息,并检索数据库内已有信息。研究结果可为燃气爆炸事故调查及反演提供参考。

船艏装载原油外输软管动力影响因素分析

针对船艏装载原油外输软管安全作业问题,进行软管动力响应影响因素分析。基于集中质量法,建立船艏外输漂浮软管与穿梭油轮和FPSO的整体耦合动力分析模型,分析影响软管受力的影响因素,在此基础上确定软管受力最小的方案,并给出软管安全作业的环境工况。计算结果表明,在作业工况下设计漂浮软管管串长度为170.6 m,FPSO与穿梭油轮的距离为80 m,此时软管的有效张力最小。提出软管的极限作业工况范围为流速1.1 m/s,浪高7 m。研究提出的软管外输方案可为船艏外输漂浮软管设计提供参考。

导弹发射筒疏水系统改进设计

针对导弹发射筒疏水系统在实际使用时不能将筒底水排尽,需要人工清理的问题,在保持系统功能和布局基本不变的前提下,采用在筒底疏水口处加装疏水软管和吸入滤器的改进方案,设计了疏水软管和疏水法兰的连接方式,进行了吸入滤器结构设计及其与疏水软管连接设计。实际使用表明,改进后的系统能将筒底水基本排尽,提高了疏水效率。

自制硅胶管软垫加压包扎应用于桡动脉穿刺术后压迫止血的效果观察

目的:观察自制硅胶管软垫加压包扎应用于桡动脉穿刺术后压迫止血的效果。方法:选取2021年3-5月江苏省昆山市中医医院带有创动脉血压监测管路装置转入麻醉恢复室的70例患者作为研究对象。根据不同加压包扎方法分为观察组(n=35)和对照组(n=35),对照组采用传统自制纺纱块压迫止血法,观察组在桡动脉导管拔出时使用自制硅胶管软垫作为内衬,并采用3层“蝶型扣”纱布包扎法,两组患者均加压包扎30 min。观察两组皮下出血和血肿、术肢肿胀及远端血液循环情况;观察组患者去除包扎后皮肤压痕与穿刺点及桡动脉走向的关系。结果:观察组35例患者均不同程度显现硅胶管压痕;3例穿刺点位于硅胶管压痕中心位置,其余32例穿刺点位于硅胶管压痕的远心端1/3内;23例硅胶管压痕与桡动脉走向吻合、5例平行、7例交叉。观察组在减少皮下出血及皮下血肿、减轻远端肢体肿胀和血液回流障碍方面均优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:自制硅胶管软垫结合3层“蝶型扣”纱布包扎法能够提高桡动脉穿刺术后压迫止血效果,减少对远端肢体血液回流的影响,减少复苏室护士工作量,提高患者的舒适度。

FPSO外输软管安装方法分析

基于企鹅浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)项目,对比不同安装方法的优缺点,采用盘卷安装法完成外输软管安装。采用盘卷安装法进行FPSO外输软管安装在国内鲜有实例,详细描述该方法的施工顺序和要点,可为其他类似项目的外输软管安装提供参考。

海洋环境中LNG多工况转运用低温软管动力学响应研究

LNG低温软管是液化天然气深远海转运装卸的关键纽带,保证其安全可靠运行、高效持续作业对于LNG输送系统至关重要。LNG低温软管的主要应用工况有船-船并靠卸料、船-船串靠卸料及船岸加注。针对这些不同的应用工况,本文开展针对LNG低温软管的整体水动力分析和整体布置参数的敏感性分析。以直径为12英寸规格的LNG低温软管为研究对象,考虑风、浪、流等复杂海洋环境荷载的联合作用,采用Orcaflex软件对不同应用工况下的LNG低温软管进行建模、水动力分析和计算校核,研究结构的关键响应,并对低温软管整体线型设计参数及提升速度进行敏感性分析。结果表明:无论是串靠还是并靠工况,管长和两船间距增大都会导致曲率极值增大,张力极值减小;船岸加注时,提升速度会使张力极值减小,曲率极值增大。研究成果可为LNG低温软管的设计优化提供理论依据,并对FLNG卸料系统整体布置具有参考意义。

极地深层热水钻回水软管伴热功率数值模拟研究

极地深层热水钻通过高温高压热水融冰钻进,主要用于快速钻穿冰盖后向其中下放科学监测仪器或获取冰下环境样品。回水腔是深层热水钻重要的组成部分。钻进后的融水上返到回水腔后,通过潜水泵抽吸,经回水软管返回地表。由于极地冰层温度很低,加之深层热水钻回水软管较长,这导致回水软管内的融水在上返过程中存在被冻结的风险。因此,在回水软管内铺设具备电加热功能的伴热电缆,对避免回水软管内融水的冻结以及深层热水钻的稳定运行具有重要意义。目前,尚没有对回水软管所需伴热功率的研究。为此,本文首先对回水软管可能面临的正常工况、停钻工况、干烧工况和解冻工况进行了分析,然后基于COMSOL Multiphysics 6.0软件建立了4种工况下伴热功率的数值模拟方法,主要对回水软管伴热功能的运行功率、运行时间和安全功率上限进行了研究。研究结果给出了回水软管伴热功能在4种工况下的运行策略,为回水软管伴热电缆的设计提供了参考。

MPLS网络带宽配置的Hose模型及优化算法

服务质量(QoS)和流量工程(TE)是在当前网络中提供实时应用业务的两项重要技术.多协议标记交换(MPLS)在IP网QoS提供和TE实现中起了关键作用.本文首先介绍了Hose模型,分析了MPLS网采用该模型提供多种VPN业务的流量工程问题,提出了MPLS网采用该模型提供多种VPN业务的最优带宽配置算法,给出了相关的优化模型和实例,实例优化结果表明该方法能在确保业务的QoS要求并且网络开销增加较少的情况下,有效地均衡网络负荷.

微喷带激光打孔质量评价及对喷孔流量的影响

喷孔参数和流量是研究微喷带水力性能的基础.为探究微喷带喷孔结构与喷洒特性,选取了国内外2种激光打孔的加强压边型微喷带,每组组孔包含12个喷孔,利用图像处理进行了喷孔参数测量与加工质量评价,并进行了喷孔流量试验.结果表明,2种微喷带从喷孔内侧和外侧测得的面积误差均小于10%;进口微喷带和国产微喷带喷孔的平均圆度分别为0.82~0.88和0.82~0.91,进口微喷带不同组孔内相同位置喷孔的圆度偏差系数低于0.040、流量偏差系数小于0.120,而国产微喷带喷孔的圆度偏差系数和流量偏差系数的波动较大,其值分别为0.009~0.069和0.057~0.475.因此以喷孔面积和圆度为指标,可对不同激光打孔的微喷带喷孔进行评价,当喷孔面积的波动范围和圆度偏差系数较小时,微喷带不同组孔内相同位置的喷孔流量差异性较小.

航空发动机用聚四氟乙烯软管可靠性数值研究

在航空发动机中,外部管路常用于输送各部件间的燃油、滑油和空气等介质,是使用最多的零部件之一,是航空发动机的“血管”,其可靠性直接影响发动机的安全性。以航空发动机外部管路聚四氟乙烯软管为研究对象,采用数值计算分析方法,开展软管精细化数值仿真和软管在不同状态下疲劳试验等工作,分析压力载荷,外部振动,环境温度,以及安装的弯曲半径等因素对软管疲劳寿命的影响,计算表明,压力载荷、弯曲半径对软管可靠性影响较大,温度和管接头扭转对软管的可靠性也有较大的衰减。

软式空中加油系统鞭甩现象多体动力学分析

软管-锥套式空中加油系统的柔性结构经常发生不同程度的软管鞭甩现象,极大影响空中加油任务的安全性。基于柔性多体动力学,建立了空中加油系统动力学模型,其中,利用基于任意拉格朗日-欧拉描述方式和绝对结点坐标法的索/梁模型描述管线的大变形、大范围运动以及软管收放,并对空中加油系统受到的气动力进行建模,建立的模型能够反映加油机和受油机运动、软管和锥套的变形与气动力的耦合影响。基于建立的空中加油系统动力学模型,复现飞行状态下的软管鞭甩现象,获得了鞭甩现象的形成机理。研究表明,对接冲击下,软管平衡状态改变所形成的剪切波向后传播与反射是鞭甩现象产生的主要原因。通过多工况计算结果,分析了软管刚度、对接速度、Ma数各因素对鞭甩现象引起的软管剪切力、纵波与剪切波传播速度的影响规律,并分别分析了软管收放控制和加缓冲的受油插头两种措施对鞭甩现象振动抑制的有效性。

胶管硫化-传热耦合模拟

将导热微分方程热源项与橡胶热物性参数视为硫化度与温度的相关函数,建立传热与硫化的耦合计算方程,并基于C语言编写UDF子程序,对FLUENT软件进行二次开发,实现了传热与硫化的耦合计算。模拟结果表明,靠近管壁的外层胶很快到达硫化温度,而靠近管芯的内层胶到达硫化温度需要较长时间,存在明显的温度梯度。当硫化进行到一定时间后,胶管截面各部位温度差异逐渐减小,各部位温度几乎相同,此时胶管各层的传热达到平衡状态。

极地深层热水钻回水软管及注热软管热流特性研究

深层热水钻是开展极地冰下湖洁净钻探取样的重要工具。井下回水系统是深层热水钻的关键组成部分,主要包括回水软管、注热软管、潜水泵和回水腔等。回水软管用于抽取回水腔中的融水至地表以实现循环利用,而注热软管则用于将地表热水注入回水腔以防止其冻结。回水软管和注热软管的热流特性对井下回水系统设计十分重要,但目前还未开展系统研究,其压力损失和温度损失的变化规律尚不清楚。本文首先基于达西-魏斯巴赫公式和苏霍夫温降公式提出了回水软管和注热软管热流特性的理论计算方法;然后,在COMSOL Multiphysics 5.6软件建立了两种软管热流特性的数值模拟方法,并与理论计算结果进行了对比;最后,系统分析了流量、内径、长度、进口水温、导热系数、内壁粗糙度、冰层温度、壁厚等因素对回水软管与注热软管压力损失和温度损失的影响规律。研究结果指出了影响回水软管与注热软管热流特性的主导因素,得到压力损失和温度损失的大小,从而为设计安全高效的井下回水系统提供了理论支撑。

基于主材防屈曲的输电塔新型抗风加固方法研究

输电塔属于高柔结构,风致响应敏感。主材角钢作为输电塔的主要构件,其承载能力特别是受压抗失稳能力是影响输电塔抗风性能的主要因素。以提高主材角钢受压状态下的防屈曲能力为目的,兼顾考虑降低开螺栓孔对原主材的损伤,提出一种新型加固方法。并通过对6个足尺角钢构件进行加载试验,检验该新型方案的加固效果;分析不同加固参数对提升主材性能的影响;采用有限元方法对试验进行数值模拟,确立合理的有限元建模方法,为输电塔整塔加固方案设计提供依据。结果表明:该方案能够大幅提高构件的抗压承载力,并有效改善构件的延性;端部螺栓数目对加固效果影响明显;确定了抱箍间距的合理取值;拼接副主材的应力滞后对加固效果基本没有影响。

变长度加油软管系统动力学建模及运动特性分析

空中加油过程中,软管锥套受复杂气流干扰发生飘摆运动,同时在受油机的撞击作用下可产生甩鞭现象,严重制约了空中加油的成功率及安全性。为了研究软管锥套系统的运动特性,基于绝对节点坐标方法建立变长度软管动力学模型。同时考虑软管材质的阻尼特性、加油吊舱卷盘机构的收放运动、加油过程中存在的紊流及尾涡等风场环境,根据多体系统动力学建模理论,获得软管复杂风场下加油锥套系统动力学模型。利用有限元分析软件ANSYS仿真及Simulink数值计算对软管平稳拖曳状态下锥套的下沉量进行模拟,同时将锥套平稳拖曳阻力Simulink数值结果与NASA公开数据资料进行比较,说明所提建模方法的准确性和可行性。通过数值仿真,确定了不同飞行高度/飞行速度下加油软管的稳定拖曳状态,分析了不同对接速度下软管甩鞭动力学特性,验证了不同测力反馈点对甩鞭抑制效果的影响。

磁流变抛光用蠕动泵软管失效模式及损伤演变

蠕动泵软管回收系统是磁流变抛光液循环系统中的关键组成部分,直接影响抛光液流量的稳定性。为了保证长时间磁流变抛光的可靠性,这里研究了磁流变抛光用蠕动泵软管失效模式及损伤演变规律。首先,对蠕动泵软管的失效模式进行了分析,建立了受力模型并仿真计算,获取了软管的易失效位置;然后,通过实验的方法对软管已失效处的截面损伤情况进行观察,分析损伤裂纹的特征,将最大损伤深度作为表征参数,研究其演变规律;最后,根据实验参数,建立了蠕动泵软管的寿命离线预测模型。结果表明:使用常规氧化铈抛光液,在转速为300rpm的条件下,软管的磨损过程有三个阶段:磨合磨损阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。该蠕动泵软管的稳定运行寿命为16h,与实际情况较为符合,模型具有较强的指导意义。

消防水枪绿色自馈能电照明系统的设计与实现

针对传统消防水枪黑暗环境下照明效果不理想的问题,提出了消防水枪绿色自馈能电照明系统的设计方案。通过重新设计消防水枪涡轮发电机的结构及发电机的整流稳压与保护电路,优化消防水枪储能技术设计,实现消防水枪的自馈能技术,显著提高了能源利用效率和照明效果。与传统消防水枪相比,该系统具有显著的优势和潜力,为消防设备的改进和能源利用提供了新的解决方案。

海洋LCO_(2)漂浮软管的力学性能分析研究

海洋封存二氧化碳是实现我国“双碳”战略目标的有效措施。采用海上平台注入液态二氧化碳(liquid CO_(2),LCO_(2))的方式进行封存作业,在LCO_(2)输送环节可采用漂浮式软管作为输送管道。本文依据现行标准和输送作业需求提出了一种LCO_(2)漂浮软管的复合结构形式,建立了其有限元模型,评估了软管在内压、拉伸和弯曲载荷作用下的损伤状态,得到了增强钢丝和增强帘线的损伤状态随载荷变化的规律,研究了增强钢丝的螺旋角度对软管力学性能的影响规律,对增强钢丝的螺旋角度进行了优化。该研究可为漂浮式LCO_(2)输送软管的设计和选用提供技术参考。

低温环境下海洋输油橡胶软管的扭转性能

开发极地海洋油气是世界能源可持续发展的需求,而海上漂浮输油软管是海上浮式液化天然气生产储卸装置(floating liquefied natural gas system,FLNG)到穿梭油轮输送原油的重要设备。低温环境会造成部分材料特性改变,橡胶软管逐渐变硬,甚至丧失原有的弹性,影响产品的性能。扭转刚度是评价输油软管力学性能的一项重要指标。使用ABAQUS有限元分析软件建立内径500 mm的输油软管,对低温环境下海洋输油软管进行整体扭转特性分析。分析发现,聚酯帘线提供了软管的主要扭转刚度,温度和橡胶软管结构参数对软管扭转刚度具有重要影响。有限元仿真数据和实验值偏差为10%,验证了有限元分析方法的合理性,相关研究成果可为管道设计提供参考。