基于薄壁孔口出流的管道检测设备泄流模型北大核心

针对高流速天然气管道内常规检测设备无法使用的问题,提出了开泄流孔主动调控设备运行速度的方法,建立了基于泄流孔调速的模型,并推导出泄流公式。但公式中泄流孔局部阻力因数的取值较困难,导致应用不便。根据检测设备泄流孔的特点和流体力学孔口出流方面的理论,建立了基于薄壁孔口出流的管道检测设备泄流模型,推导出薄壁孔口出流公式,在介质输送满足雷诺数不低于105的条件下,且泄流孔尺寸较小时,泄流孔局部阻力因数为0.06。根据新建泄流模型对固定泄流面积的检测器和速度控制清管器的运行速度进行了预测,其计算结果与现场运行情况一致,新建泄流模型参数较少、结构简单,方便工程现场计算。     

基于泄流阀调速的速度控制装置研究进展

针对管道检测设备在高流速天然气环境下运行时存在的清管效率低、检测精度差等问题,通过分析检测设备在天然气管道中的运行特点及国内外常用的检测设备调速方法,指出搭载速度控制装置可有效降低检测设备的运行速度,减小速度波动幅值。从理论研究、样机试验和泄流阀结构3个方面详细阐述了基于泄流阀调速的速度控制装置的最新研究进展,分析了泄流阀调速装置的组成、工作原理及常用结构形式。指出未来对泄流阀调速装置的研究,应重点分析泄流阀开口形式、开口大小与泄流阀损失系数之间的关系。另外,对速度控制装置失效后利用安全闭锁装置保证检测设备继续运行的研究也是未来的发展方向。     

速度控制清管器泄流孔流场仿真

为了研究速度控制清管器泄流孔结构及尺寸对清管器运行时泄流孔处流场特性的影响,以端板型速度控制清管器为例,利用Fluent流体分析软件建立了4种等面积的速度控制清管器泄流孔模型,并对模型泄流孔处的流场特性进行了仿真分析,结果表明:在等泄流孔面积下,不同结构的泄流孔处气体流速基本一致,但气体流经泄流孔后最大湍流动能值相差较大。通过建模证明:将有限数量小面积泄流孔等效为一个大面积泄流孔预测泄流孔处气体流速的方法是可行的。与圆形、三角形泄流孔结构相比,泄流孔为正方形结构时,其泄流能力较好,气体流经泄流孔后的湍流动能也最小。利用仿真结果设计了速度控制清管器用泄流孔结构,工业应用表明:该模型能够很好地预测速度控制清管器的运行速度,且相对误差最大不超过5.3%。研究结果可为端板型速度控制清管器泄流孔的设计提供理论依据。     

果园节水灌溉技术的研究

果园节水灌溉技等不均现象的发生,发挥果树吸水能力,保持水土的良好状态.运用孔口出流公式、伯努力方程、沿途泄流公式及损失规律,建立了泄流管路的通用方程组.由此得到泄流管路作用水头的沿程变化规律,根据作用水头确定配水管各点所连接微管的管径与长度,以保证沿程配水的均匀性.并运用该方法计算工程实例,验证方程组的有效性,为工程设计提供依据.     

新建高压输电线路对管道干扰预测及缓解措施

为了判断某新建高压输电线路对埋地管道交流干扰程度并采取相应的缓解措施,利用数值模拟技术结合现场测试校正,建立了管道交流干扰计算模型,预测了新建高压输电线路对管道的交流干扰程度,并根据管道周围环境特点设计了深井地床排流缓解措施。测试结果表明:数值模拟计算结果与现场实测结果基本吻合,验证了合理设计深井地床能够有效缓解管道交流干扰的事实。实际工况的复杂性使得计算模型不可能与现场情况完全一致,对于新建输电线路,可利用附近已有的输电线路对计算模型进行校正。     

水平圆管三相流压降的计算

以气液两相流为基础,依据稳定一维流动的基本方程推导出了水平圆管基于分相流和均相流2种流动模型的三相流压降的计算式,并给出了计算实例,总结出了气相含量与压降的关系,得出了气体质量含量不超过15％时对管道压降影响很小的结论,表明流体流动阻力不因加入气体而增大,从而有利于延长管道排距。     

基于仿真技术的机坪管网微泄漏检测系统

基于模拟仿真技术的机坪管网微泄漏检测系统,通过建立模拟仿真模型,以压力和温度变化为输入,计算机坪管网泄漏率,判断是否发生微小泄漏.给出了管道温度压力噪声抑制、管道数据校准及管道泄漏率计算方法.基于实际运行环境,对机坪管网微泄漏模型进行测试.结果表明:该技术可在50 min内检测到泄漏率为0.04 L/(h·m3)的微小泄漏,检测速度、灵敏度和可靠性均达到国际同类产品的先进水平.     

多相流输送中柱塞流的运动规律模型

在多相流管道输送中,柱塞流是常见的一种流动形式。为了给油气分离器设计提供理论依据,开展了柱塞流的形成及其发展规律的研究,并根据石油—天然气管道混合输送现场实测结果,综合柱塞流在水平管段、垂直管段和形状起伏的管段中的形成及发展模型,提出了适合于大口径、长距离管道的柱塞流运动规律。介绍了在多相流中柱塞流的模拟计算方法,该方法可应用于全地貌的管道输送分析,扩展了其应用范围,通过对实验结果的分析得出,柱塞的发展变化不仅与柱塞大小和速度有关,而且还与管道倾斜度有关,并且指出该计算方法能较好地预测柱塞的最大值及分布,同时说明模拟计算方法仍需完善,计算模型有待修正。     

喷孔为节点式微喷带的水力特性初步研究

根据节点式微喷带喷水特点,出水孔以组为单位集中分布,每组喷水孔称为一个节点。根据孔口出流公式导出微喷带喷水孔的压力-流量公式;同时把微喷带看成由不同流量的相同管径短管连接成的管道,在每段管道上用达西—威斯巴赫公式分流态计算其沿程压力损失,在理论分析的基础上加以室内试验数据验证,由此导出微喷带的沿程压力分布公式,并计算沿程出水孔的出流量。对微喷带的生产、使用提供理论支持。     

竖井孔口式泄洪洞恒定及非恒定泄流特性探讨

结合某工程泄洪洞进口体型的选型设计,通过水力学模型试验,对三种型式的竖井孔口式进口的水力特性及非恒定泄流特性进行了观测与比较。结果表明,不同型式的竖井孔口式进口,在孔口尺寸相同的情况下,虽然恒定泄流特性相似,但其他水力特性,如流态、压力等,却有较大差异。非恒定泄流时,库水位变化主要与洪水入库过程和库容容积特征有关,泄量过程则与孔口尺寸和库水位过程有关。     

气液两相流管道内腐蚀失效概率计算方法

气液两相流管道广泛存在于油气开采和集输过程中,确保其安全可靠运行具有重要的理论和工程意义。在所有失效类型中,内腐蚀缺陷是造成气液两相流管道结构失效的主要原因之一。将管道内腐蚀速率预测模型与结构可靠性评价方法相结合,对气液两相流管道进行内腐蚀失效概率计算:针对气液两相流的流动特征,采用流体相平衡模型、气液两相流模型及腐蚀速率预测模型,计算气液两相流管道在不同流型下的内腐蚀速率;基于ASME B31G-1991《腐蚀管道剩余强度评价方法》中推荐的腐蚀缺陷极限状态方程,考虑管道运行和制造中存在的不确定性,并结合腐蚀速率计算结果,采用蒙特卡洛方法计算管道发生小孔泄漏和爆裂的失效概率。将提出的内腐蚀失效概率计算方法应用于某气液两相流管道,结果表明当缺乏有效的内检测数据或实际管输工艺发生变化时,该方法能够有效预测失效概率,保障油气管道输送安全。     

管道清洗Pig运行阻力的计算方法

基于对Pig的应力和变形分析,推导出了弹性Pig通过圆截面管道和收敛圆锥形管道时的运行阻力的数学表达式。为验证计算方法的正确性,对比了运行阻力的计算值和实测值,结果表明,该计算方法可以很好地预测Pig的运行阻力。     

多相流相分率的模型预测与检测方法

在多相流工艺计算中,相分率是多相流中一个非常重要的参数.准确预测和测量相分率,对于多相混输管道的流量测量、工艺计算和优化运行具有重要意义.介绍了有关学者提出的计算气液两相流中持液率和空隙率的多种预测模型及其相关的检测方法和设备.     

薄壁堰泄流能力的数值模型计算及模拟自由水面的评价

【目的】研究数值模拟技术对矩形薄壁量水堰自由水面和泄流量的模拟能力。【方法】应用基于CFD的流体分析软件FLUENT,采用带自由表面的k-ε气液两相紊流数学模型,并使用自定义UDF函数处理入口条件,对整个流场进行数值模拟计算,得到了整个流场的流态分布图、泄流量、自由水面和压力分布等水力参数。【结果】将模拟得到的自由水面和泄流量与实测值进行对比,二者吻合良好,说明所选数值模型能够准确模拟矩形薄壁量水堰的流场特性。【结论】本研究采用的数值模拟技术,能成功模拟矩形薄壁量水堰的自由水面和泄流能力,可以为量水堰的水力设计提供参考依据。     

弹状流中连续波引起的波动频率预测模型

【目的】弹状流是气液两相流的主要流型之一,其波动特性不仅影响多相泵的安全运行以及多相流量计测量的准确度,还会在弯头、阀门、并联管路等处引起流致振动,系统地研究弹状流的波动频率对于多相泵、多相流量计以及多相管道的安全运行具有重要意义。【方法】依据弹状流的动力学模型以及弹状流的连续波特性,采用斯托哈罗数表征弹状流的无量纲波动频率,建立了弹状流波动频率的连续波新模型,并通过调研大量文献总结了水平管道弹状流波动频率现有的经验计算模型。在表观液速为0.23～1.85 m/s、表观气速为0.88～10.0 m/s的参数范围内,使用电导探针在内径为24 mm、长为30 m的水平管中对空气-水两相弹状流的波动频率进行了实验研究,并将实验数据与所建新模型的计算结果以及不同学者提出的12个弹状流波动频率经验公式的预测结果进行对比。【结果】实验数据表明,弹状流中连续波的波动频率随表观液速的增加而增大,且有近似线性关系;当表观液速较小时,波动频率随表观气速的增加先减小后增大;当表观液速较大时,表观气速对段塞频率的影响不显著。新建模型对弹状流波动频率预测的平均相对误差约为-15%,均方根相对误差约为26%,与其...     

多相流管道压降组合模型的建立

压降是多相流输送中的一个重要的工艺参数,不同的压降模型计算结果有较大差别.针对新疆某条多相流管道建立了一种新的组合模型,经计算比较,该模型对新疆石南油田多相流管道有足够的精度,完全能满足工程的要求.     

成品油管道泄漏扩散规律分析

对成品油管道泄漏扩散过程进行了研究,建立了油品孔口出流模型、油品喷射模型、油品蒸发模型、油池扩散模型和油品渗透模型等适用于油品泄漏过程不同阶段的理论分析模型.基于这些分析模型,可以精确地评价一起可能发生的泄漏事故对公众和环境造成危害的严重程度,以便于更加准确、切合实际地对成品油管道泄漏事故进行定量风险评价,为制定管道事故应急预案,减少事故损失提供理论指导,同时也有助于对成品油管道进行完整性管理研究.     

管输水合物浆液摩阻损失与减阻方法

分析了水合物浆液管输过程中的阻力损失,通过建模,得出了范宁摩阻因数与临界雷诺数、赫氏数之间的关系。提出在水合物浆液管道输送中可以采用螺旋流、加剂、振动、掺气、细颗粒、注水、搅拌、纤维状材料和改变管道截面形状等减阻方法。这些方法可为水合物浆液管道的水力设计、设备选型以及运行管理等提供技术参考。     

长输管道对接管口切割量计算方法

在长输管道的敷设施工中,管口对接一直是现场技术人员面临的施工难点之一,准确划出切割轨迹是提高对接质量和效率的关键.根据接管现场施工情况,建立了基于9个基本变量的管口对接模型,利用空间解析几何方法计算得到局部空间坐标系下两管口的切割轨迹方程,并给出了两坐标系之间的坐标变换矩阵.依据计算过程编程,自动计算待接管道的切割量,...     

冲蚀与腐蚀运行环境下多相流管道设计准则

现行海上生产平台管道系统两相出油管的设计方法，是将流速按ＡＰＩ ＲＰ １４ Ｅ中建议的一个冲蚀速度极限进行限制。该准则建立在一个经验方程上，它不包括含固体（沙）或腐蚀性气体时的流速限制。叙述了为改进此速度准则所进行的工作，提出了新的冲蚀方程。新的冲蚀与腐蚀运行环境下多相流管道设计准则基于多相流中不同的磨损机理，其基本分类是：清洁环境、冲蚀环境、腐蚀环境、冲蚀和腐蚀环境。