MacCormack算法在长输管道瞬变流动仿真中的应用

为了提高长输管道仿真精度和速率,基于MacCormack格式基本原理和流动方程建立了长输液体管道水力瞬变流动仿真模型。以某管道为例,分别采用该仿真算法和特征线法模拟了阀门关闭和流量增加引起的瞬变流动,并探讨了MacCormack格式中不同边界条件处理方法及Courant常数值对模拟结果的影响。结果表明:MacCormack格式可用于精确仿真长输管道瞬变流动过程,采用特征线法求解预估层边界参数后,其振荡幅度、收敛速度均优于特征线仿真方法;同时,采用特征线法处理MacCormack格式边界条件较线性外插法更易收敛。研究成果可为长输管道瞬变流动仿真提供参考。     

长输管道水力瞬变仿真

根据各种管道边界的瞬变方程和管道水击的连锁Ａｌｌｉｅｖｉ方法，针对具有实际元器件和边界的长输管道的不稳定流动，设计了基于特征线差分解法的分析流程和仿真计算程序。利用长输管道水击数值计算所得线路上各节点的瞬态值进行Ｂ样条曲线拟合，实现了水力瞬变过程中线路水力坡降线及某些水力参数变化情况的图形输出 。     

水力瞬变特征线法和隐式差分法的对比分析

液体在长输管道内不稳定流动问题可以采用各种数直解法并借助计算机来进行处理,如特征线法、隐式差分法等。特征线法是广泛使用的数值方法.隐式差分法在液体长输管道不稳定流动问题分析中应用则比较少。分析了长输管道水力瞬变特征线法和隐式有限差分法的优缺点,并结合算例分析,指出隐式差分法适合于长输管道水力瞬变分析,计算误差较小。     

水力瞬变特征浅法和隐式差分法的对比分析

液体在长输管道内不稳定流动问题可以采用各种数值解法并借助计算机来进行处理，如特征线法、隐式差分法等。特征线法是广泛使用的数值方法，隐式差分法在液体长输管道不稳定流动问题分析中应用则比较少。分析了长输管道水力瞬变特征线法和隐式有限差分法的优缺点，并结合算例分析，指出隐式差分法适合于长输管道水力瞬变分析，计算误差 较小。     

埋地液烃管道泄漏扩散及泄漏量测算研究进展

液烃管道发生泄漏时,泄漏量和泄漏扩散区域的有效预测是停输、封堵方案优化设计的基础,也是实现其安全、环保、经济运行的可靠保证。总结了管道泄漏时管内流动和管外扩散相关研究(水热力瞬变、液柱分离、土壤中的渗流扩散)的现状和局限性。发现泄漏过程中管内流动涉及气体释放、空穴流和液柱分离等气液两相快瞬变过程和准稳态慢瞬变过程,存在流动传热相变耦合以及多种约束条件影响等问题,其过程及机理尚未得到完整有效揭示。同时,泄漏管段外的环境条件对管流和管道破损处出流的影响,以及泄漏液烃在环境中的渗流扩散规律尚未得到完整揭示。评述了液烃管道泄漏过程中流动传热及泄漏量计算的国内外研究成果,并梳理了相关的实验研究。最后指出了考虑液烃相变的气液两相瞬变流动、管道破损处的出流特性、泄漏液烃在复杂环境条件下流动扩散和渗流规律、计算泄漏量、以泄漏量最小为目标优化停输方案是该领域今后研究的关键问题和发展方向。     

特征线法在燃气管道动态模拟中的应用

对燃气管道不稳定流进行了研究，推导了了计算管内燃气流动的特征线法和公式。特征线法从基于流体力学基本原理推导出来的连续性方程、动量方程和能量方程出发，将难以求解的偏微分方程组转移为便于工程数值计算的等价差分方程组，从而解决了燃气管道中快瞬交流的计算问题。特征线法物理概念明确，数学分析严谨，计算精度高。     

海底管道正向预热时机分析

输送高凝点原油的海底管道在预热投产或停输再启动过程中,预热时机作为管道温度场预热充分的“显性”标志,具有重要意义。针对海底掩埋保温管道,建立了正向预热一投油计算模型,以某海底管道为对象,研究其在预热一投油过程中沿线温度的瞬变过程,并对预热时机的选取及影响因素进行探讨。结果表明：在管道投油一稳定瞬变过程中,最低油温出现在管道终点,故只要管道出口温度满足安全流动的需要,即可确保整条管道的油温处于流动安全允许范围内;预热时机取“终点水温=凝点”时,可以满足原油安全流动的温度要求,并且适用于不同热水流量和投油流量工况,推荐工程采用。（图6,参11）     

长输管道瞬变流控制研究

以西部原油成品油管遒为例,论述了长输管道瞬变流产生的原因及其对管道安全运行的危害,并对管道瞬变流的强度进行了定量的分析.给出了以压力调节和压力保护方法有效控制管道瞬交流的方法,认为调度员通过远程控制可以进行人为干预来控制瞬变流.     

气体管网系统的仿真

分析了天然气在管道中的流动状态，建立了描述其流动的守恒型数学模型。根据该模型，讨论了动态仿真的隐式法和静态仿真法。由于气体在管道中的不稳定流动通常属于慢瞬变流，采用隐式差分法进行动态仿真时可增大仿真时步，在同时考虑稀疏矩阵编程的基础上，研制了气体管道静，动脉仿真软件ＥＧＰＮＳ。     

液体管道水力瞬变分析模型的适应性研究

将液体介质管道水力瞬变分析模型分为拟稳态摩阻模型和非恒定摩阻模型,选用VardyBrown非恒定摩阻模型与经典的拟稳态摩阻模型,对不同管长情况下的瞬变流动过程进行数值模拟,分析比较了两类模型模拟计算得到的摩阻和水击压头的变化规律,进而研究了模型的适应性。