液体输送管道固液耦合振动的有限元分析

针对在工程中常见的液体输送管道 ,根据Hamilton原理 ,使用有限元法推导了管道的固液耦合振动方程。通过求解振动方程组的特征值得到管道的固有频率及临界流速 ,并讨论了液体的流速、压力变化对管道固有频率的影响。计算结果表明 ,管道的固有频率随流速的增大而降低 ,当流速等于或大于临界流速时 ,管道将发生静力失稳。     

基于流固耦合的气液两相流管道振动特性分析

气液两相流管道容易发生振动问题,为确保其安全运行,有必要对其进行振动特性分析。根据考虑流固耦合作用的管道前两阶固有频率表达式,运用Matlab软件编程计算管道结构参数和流体参数对管道结构固有频率的影响。结果表明,考虑流固耦合作用时管道结构的固有频率下降明显,固有频率随壁厚和截面含气率的增加而增加,固有频率随管道长度、流体密度以及天然气流速的增加而降低。在实际气液两相流混输管道工程中应重视流固耦合作用对结构固有频率的影响。     

输运流体海洋立管的动力特性

从流体的动量方程出发,考虑流体和管道的耦合,推导出输运流体海洋立管的偏微分运动方程。用Hermite插值函数和Galerkin法离散运动方程建立海洋立管动力运动的有限元模型。然后,利用该模型研究管内气柱流对固有频率的影响。计算结果表明:立管内出现气柱流时,固有频率随气柱位置的不同而明显变化。     

内流对洪水冲击下管跨临界长度影响研究

为了研究洪水冲击管道时形成的管跨临界长度,分别介绍了洪水作用下管道的动力特性以及内流对管道特性的影响。针对管内流动与管外洪水冲击对于管道的作用,建立了内流、外流共同作用下的管道动力控制方程。结果表明:对于洪水冲击管道的问题,不应仅考虑洪水的作用,也应该考虑内流对于管道的作用;内流流速增大、压强增大、密度减小都将缩短临界长度。考虑内流的管跨临界长度,对设计及现场抢维修都具有借鉴作用。     

弯径比对固液两相流竖直90°弯管流场及压力影响分析

为研究竖直90°弯管在水力输送固料过程中的两相流动及压力特征，采用计算流体力学(CFD)方法分析不同弯径比的固液两相流竖直90°弯管内流场和固相颗粒分布规律以及对弯管段和直管段的压力影响规律。结果表明：不同弯径比影响弯管内固相颗粒分布状态是不同的，弯径比的增大会加强颗粒移至管道中心的效果，弯管内的二次流现象的明显程度也受弯径比的影响；管道内压力最大的区域分布在弯管段上侧，弯径比越大弯管段上侧压力越小，弯管段内部压力分布越平缓，且不同弯径比对管道上下游直管段的压力也有影响，其中对下游竖直直管段压力影响最大，直管段所受压力变化随弯径比的增大，其梯度变化也在降低。     

某地铁车站开挖边坡失稳影响因素上限分析

在各种因素作用下,地铁车站开挖边坡易产生拉裂、沉降等现象,将对边坡的稳定性造成不利影响。文章基于极限分析上限法,采用对数螺旋线破坏模式,推导了坡顶超载及地震效应下裂缝边坡安全系数计算方程,并基于MATLAB数值求解软件,获得了不同参数组合下的安全系数最优解,分析了不同参数条件下坡顶超载对边坡稳定性的影响规律。研究结果表明:安全系数随超载的增大不断减小,当超载较小时减小的比率相对较大;当超载一定时,坡角、水平地震系数、内摩擦角及粘聚力系数对边坡稳定性影响显著。     

基于非线性渗流模型的管道型岩溶隧道突水机理研究北大核心CSCD

管道型岩溶突水是一个复杂的多场耦合的非线性渗流问题,致灾具有突发性。为揭示管道型岩溶突水灾害的发生机理,文章基于多物理场耦合作用机理,开展了不同溶腔水压、岩溶管道内不同填充介质、不同岩溶管道宽度及岩溶管道长度条件下的多场耦合分析。得到以下结论:(1)管道型岩溶破坏模式下发生的突水灾害,根据填充介质透水性能的异同而表现不同;(2)流体从富水溶腔中流出时流速较小,流经岩溶管道后流速逐渐增加,进入隧道后达到最大值;(3)影响突水过程的因素主要有:富水溶腔水压、岩溶管道或断层裂隙带内填充介质的种类、岩溶管道的宽度、隧道与水源的距离,其中,岩溶管道宽度及岩溶管道内填充介质类型对突水影响大于其他因素。     

盾构隧道壁后同步注双液浆配合比试验研究

盾构隧道施工中盾尾同步注浆对控制地面下沉等具有重要作用。为使盾构隧道同步注双液浆具有良好的性能,文章选用水、水泥、膨润土、稳定剂及水玻璃作为原料,利用控制变量法进行试验研究,探讨了双液浆的不同配合比对凝胶时间、流动度、泌水率、弹性模量、抗压强度等指标的影响。结果表明:水灰比对双液浆的抗压强度影响较大,对泌水率的影响较小,仅考虑抗压强度时A液的最佳水灰比为2.40;当水灰比恒定时,随水玻璃含量增加,双液浆的凝胶时间逐渐增大,且1 h,1 d,7 d和28 d的抗压强度先增大后减小;当水玻璃含量恒定时,28 d双液浆试件弹性模量随水灰比的增大而逐渐减小;当水灰比恒定时,28 d双液浆试件弹性模量随水玻璃含量的增加而增大。     

约束和长度对管道共振的影响

共振对管道危害极大,为了防止共振,需要对管道的固有频率和振幅进行研究。管道的约束和长度是影响管道固有频率和振幅的2个重要因素,变换管道约束和长度能有效改变管道固有频率和振幅的大小。采用ANSYS软件建立管道的有限元模型并对其进行模态分析,得到前三阶固有频率和振幅。通过改变管道约束和长度,得出管道振动规律:约束不同时管道的固有频率差别很大;其他条件相同时,管道固有频率随着管道长度的增加而减小;约束方式对振幅的大小有影响,一端固定时振幅最大;其他条件相同时,振幅的大小随着长度的增加而减小。     

基于CEL算法的沥青路面动水压力数值模拟分析

雨天行车时,行车荷载、路表积水和道路三者共同作用会产生较大的动水压力。动水压力压迫积水进入路面结构内部,反复行车荷载作用下最终导致沥青路面的水损害。因此,研究动水压力对于分析沥青路面的水损机理具有重要意义。本文基于流固耦合理论,采用有限元方法建立了轮胎-水-路面的流固耦合模型,采用CEL算法计算分析了水膜厚度和行车速度对动水压力的影响程度。结果表明,不透水条件下,动水压力随水膜厚度的增大而线性增大,随着行车速度的增大呈现非线性增长的趋势。     

基于ANSYS的浅海天然气立管模态分析

为了避免立管发生涡激共振,识别影响立管固有振动频率的因素,保障管道安全稳定运行,利用ANSYS有限元分析软件建立有限元模型,对天然气立管进行模态分析,并分析了立管高度、风速、管径和管道两端约束方式4种影响因素对天然气立管固有频率的影响规律。得到了如下结论：随着立管高度的增加,立管的固有频率减小;风载荷大小对立管的固有频率没有影响;随着管径增大,立管的固有频率也增大;立管的两端要尽可能使用全约束条件。     

桥梁爆破拆除的安全性监控研究

文章针对百林桥爆破拆除施工实例,介绍了桥梁爆破施工的安全性监控意义及方法,阐述了桥梁爆破过程中相关参数的理论验算方法和地震波动力监控情况,并通过验算分析炸药量、安全距离、飞石距离、振动速度及频率,探讨了爆破安全参数的合理性和周边建筑结构物安全性。     

海洋平台输液管道激振流体特性研究

研究了海洋平台输液管道激振流体的行为特性。依据振荡流体力学及傅里叶变换基本原理，建立了输液管道非定常、不可压缩、黏性振动流的数学模型，将流动分解为稳定流和振荡流2部分，推导出关于流场速度、压力系数的微分方程组，求解了不同条件下的流速和压力。结果表明：海洋平台输液管道激振流体的行为特性受管道结构形状及流体性质的影响。比较等截面管道的变分解和数值解，说明此方法用于研究海洋平台输液管道的流体激振是有效的。     

水平管道中推移质与悬移质之间比例与平均流速之间关系的研究

根据前人的理论和研究成果,通过分析水平管道中推移质与悬移质组成的几何关系,对于水平管道中推移质与悬移质的之间比例与平均流速之间的关系进行了深入研究,得出推移质、悬移质与平均流速之间的关系式,确定了管道输送中的重要系数K4,对以后研究管道内流速分布以及确定临界速度奠定了基础。     

高烈度地震区公路隧道洞口段地震响应分析

根据隧道地震安全性评价报告和地勘资料,建立了三维数值计算模型并采用一致粘弹性人工边界模拟动力边界,对高烈度地震区公路隧道洞口段进行了瞬态动力计算。计算结果表明:在三向地震荷载激励下,洞口段衬砌的地震响应具有明显滞后性,衬砌以水平横向振动为主、轴向振动次之、竖向振动最弱;洞口段衬砌的拱腰部位将承受极大拉应力和剪应力,可设减震层吸收地震能量。通过对衬砌相对位移的分析得出,衬砌横向和轴向变形都很小,衬砌稳定性尚好。     

天然气管道穿越地震断裂带强度验算和抗震分析

结合输气管道穿越地震断裂带的工程实例,采用有限元的方法对穿越地震断裂带的管道进行强度验算和抗震分析。通过对地震断裂带附近发生大变形的管道采用壳单元进行模拟建模,并且针对不同的管道壁厚和断裂带参数,对X70材质、直径711 mm的直缝埋弧焊钢管进行分析计算,确定穿越断裂带的管道参数,并且确保管道工程的安全。     

X80管线钢管的屈强比对其失效评估曲线的影响

X80及以上级别管线钢管的高屈强比是工程应用中的一个突出问题,失效评估曲线是其安全评定的重要依据。文中通过单轴拉伸和断裂韧性试验建立了高屈强比X80管线钢管的特征失效评估图及拟合方程。结果表明：随着钢管屈强比升高,失效评估曲线的截至线（最大载荷比）降低;高、低屈强比钢管的评估曲线在载荷比大于某一临界值时发生分离,且高屈强比钢管的评估曲线处于低屈强比钢管的评估曲线之下;高屈强比钢管的选择3评估曲线比选择1和选择2曲线更偏于安全。     

屈服假塑性流体管流流动及传热规律研究

结合屈服假塑性流体的本构方程、管流力平衡关系式以及非牛顿流体的能量方程，得出了屈服假塑性流体管流速度分布及温度分布。研究结果表明：由于屈服应力的作用，管中心存在柱塞流动，柱塞的半径与屈服应力成正比，与压力梯度成反比；管流流量随屈服应力的增大而减小；柱塞内温度一致，从柱塞边界到管壁，温度逐渐减小，而且越靠近管壁，温降梯度越大。