T型结构压力管道流固耦合模拟与试验验证

为研究T型压力管道结构内部流体非定常流动诱发的管道振动问题,采用流固耦合分析方法进行分析,借助有限元分析软件ADINA对输送气体介质的T型压力管道结构的进行了流固耦合数值模拟,得到了管内流体流动参数的变化以及管道应力分布规律,并预测了管道振动特性。同时,利用管道振动测试试验系统进行T型管道结构的振动特性进测试,得到压力管道耦合振动响应频率。结果表明:流固耦合数值计算的结果与试验结果能较好地吻合,流体介质的T型压力管道内存在明显的流固耦合效应,不考虑流固耦合作用结果与实验结果相差很大。     

基于多孔介质流固耦合计算的浅层流工程危害预测

依据某深海区断块油气藏的地质相关数据,基于地层多孔介质变形机理和多孔介质流固耦合理论,在ADINA软件中通过组合应用Parasoid建模方法,建立三维实体元模型,通过建立固体与流体模型、加载荷载以及选择模型参数,分析地层变形情况,计算不同参数下的井眼流速,从而进行钻遇浅层流时的灾害预测。     

基于CFX-ANSYS流固耦合的新型带支撑泥石流拦挡坝抗冲击性能分析

在常规的重力式泥石流拦挡坝基础上,提出了一种带钢支撑的钢-砼组合式拦挡结构.采用流固耦合分析方法,将CFX与ANSYS相结合,在Workbench运行环境下,对常规的重力坝与新型的带支撑拦挡坝进行了数值模拟计算及对比分析,探究了支撑布置范围、支撑高度、支撑间距等对结构极限抗冲击承载力的影响及其规律,验证了新型结构的优越性.计算分析过程中,特别引入了水利水电工程拱坝设计中的柔度系数C作为关键参数.结果表明:随着柔度系数C的增大,支撑对坝体极限抗冲击承载力的提高作用愈加显著,而常规坝体的极限抗冲击承载力随之降低,坝体设计中应充分考虑结构柔度的影响;应采用满布且高度接近坝高的支撑,同时,支撑间距不应过大,以2.0m为宜;坝体柔度系数C以14.0～21.0为宜,此时带支撑坝体的极限抗冲击承载力增幅可达10％ ～ 25％,支撑的加强效果较为可观,但柔度系数过大(C≥24.0)或过小(C≤12.0)均会显著降低支撑对坝体的加强作用,在工程应用中应根据实际情况判断是否设置支撑.     

埋地PE燃气管道弯头挖掘破坏有限元分析

为分析挖掘载荷对PE燃气管道弯头的失效特征及影响因素,利用Abaqus建立了挖掘斗齿 管道弯头 土体多体动力学模型,将管道破坏过程分为接触、屈服、挖裂和挖穿4个阶段,分析了不同挖掘条件下,弯头破坏的力学响应。研究结果表明:管道被挖裂之前,外侧应力、应变大于内侧,此后弯头形变量明显增加,内测应力、应变大于外侧;挖掘速度越慢,管道椭圆度越大;斗齿沿轴向挖掘时,变形从齿 管接触面两端产生,沿径向挖掘时,危险点出现在齿 管接触中心位置,后者变形更大;同样径厚比的弯头,管径越小,挖穿时形变越大。     

给水管道振动信号的小波分析及消振研究

某核发电厂部分蒸汽和给水管道振动情况非常严重 ,以致影响到正常的安全生产。笔者从给水管道的测振出发 ,并利用 3层Daubechise对振动信号进行了小波消噪、滤波、重构处理 ,以找到影响管系振动的激励源的主要频域成分。进而利用比较成熟的结构分析软件ANSYS对管系进行了模态分析 ,得到系统的低阶固有频率和振型。根据管道振动的原因 ,在不改变管系主要特征的基础上 ,给出了简单易行的消振措施 ,实际运行情况表明消振方法效果良好。     

含硫天然气管道泄漏扩散危险区域的多因素耦合分析

为在含硫天然气管道发生泄漏后制定科学有效的风险防控措施,采用数值模拟的方法,分别以泄漏孔径、风速和大气温度为影响因素,以泄漏发生后CH₄扩散的最大面积、CH₄爆炸危险区域面积和H₂S中毒危险区域面积为试验指标,研究3种因素对试验指标的影响。结果表明,泄漏扩散危险区域受泄漏孔径的影响最大,其次是风速,大气温度对其的影响较为不明显。此外,泄漏孔径对H₂S中毒危险区域影响程度最大,对CH₄最大扩散区域影响次之,对CH₄爆炸危险区域影响程度最小。风速和大气温度趋势一致,对CH₄爆炸危险区域影响程度最大,对H₂S中毒危险区域影响次之,对CH₄最大扩散区域影响程度最小。     

基于车桥耦合振动分析的桥梁损伤诊断方法评述

车辆通过桥梁时,桥梁和车辆的动力响应都包含桥梁结构模态或者几何参数信息,对它们进行分析能识别桥梁的模态参数和损伤。结合国内外最新研究成果,综述基于车桥耦合振动分析的桥梁结构损伤识别技术,并与传统识别方法进行比较。指出其优缺点;详细介绍基于灵敏度分析和模型修正的方法、基于结构刚度搜索的方法、利用车辆响应傅立叶变换识别桥梁频率的方法、利用车激桥梁响应的小波变换识别桥梁模态参数的方法以及综合利用车辆和桥梁响应识别桥梁损伤的方法等5种参数识别与损伤诊断方法的基本原理,并总结上述方法的实施步骤和应用时应该注意的问题;指出了该领域的关键问题和进一步的研究方向。     

城镇天然气管道泄漏原因分析

本文结合北京地区近来发生的天然气管道泄漏事故,通过对事故原因的分析,提出关于燃气管道安全对策建议措施.     

天然气管线泄漏喷射火视角因子分析

基于平截头圆锥体模型和视角因子基本理论,对天然气管线失效泄漏引发的喷射火进行研究.利用平截头圆锥体对火焰形貌进行描述,根据几何关系给出了火焰的几何基本参数的计算公式,推导了有风情况下喷射火辐射面对周围任意位置接收点视角因子计算关键参量的相关公式.在计算火焰对接受体的视角因子时,将具有一定倾角的平截头圆锥体转换为竖直方向的平接头圆锥体以方便计算,并给出了变换过程中相关参数的计算公式.此时,将平截头圆锥体划分为3个辐射面——火焰侧面、火焰顶面及火焰底面.基于微元思想进一步对喷射火辐射表面进行了合理的离散化,对喷射火平截头圆锥体的视角因子进行研究.由于视角因子计算的复杂性,用Matlab软件编制了任意风速下喷射火周围任一点视角因子的计算程序.最后,结合具体实例,根据自编程序计算了在风速5 m/s、不同偏转角的情况下的火焰几何尺寸,并取风向角为30°,以受体点的坐标(6,5,2)计算了接受体不同法向量处的视角因子.结果表明,喷射火焰长度、抬升高度及上截面宽度都随火焰轴线的偏转角降低而缓慢增加,用微元思想计算出来的同一点在不同法向量下的视角因子不同.基于平截头圆锥体模型和视角因子的基本理论能够较为精确地计算喷射火的视角因子,可用于天然气管线泄漏喷射火事故的后果评价.     

天然气管道泄漏爆炸实验分析

天然气管道失效造成泄漏爆炸给周围人员带来非常严重的危害,对其危害范围的研究对输气管道设计和运行具有重要的意义。常见的天然气管道泄漏爆炸伤害半径计算方法有蒸气云爆炸(VCE)定量评价模型、TNO多能法评价模型、API pub 581定量后果评价模型和炸药爆炸经验公式。为验证不同评价模型在受限空间的预测效果,利用天然气爆炸试验台进行了受限空间爆炸实验,得到最大压强与距离经验关系,计算出天然气浓度为7%、9%和11%情况下爆炸死亡半径。计算结果与不同经验模型预测结果比较,表明当天然气浓度为7%~11%时,蒸气云爆炸(VCE)定量评价模型和炸药爆炸经验模型与实验结果最为接近,误差分别为-113%和189%,TNO多能法评价模型和API pub 581定量后果评价模型预测结果偏小。结论对有限空间天然气管道爆炸研究具有实际意义。     

An integrated quantitative risk analysis method for natural gas pipeline network

Natural gas industry is developing rapidly, and its accidents are threatening the urban safety. Risk management through quantitative assessment has become an important way to improve the safety performance of the natural gas supply system. In this paper, an integrated quantitative risk analysis method for natural gas pipeline network is proposed. This method is composed of the probability assessment of accidents, the analysis of consequences and the evaluation of risk. It is noteworthy that the consequences analyzed here include those of the outside and inside gas pipelines. The analysis of consequences of the outside pipelines focuses on the individual risk and societal risk caused by different accidents, while those of the inside pipelines concerns about the risk of the economic loss because of the pressure re-distribution. Risk of a sample urban gas pipeline network is analyzed to demonstrate the presented method. The results show that this presented integrated quantitative risk analysis method for natural gas pipeline network can be used in practical application.     

天然气管道应急体系网络结构优化分析

为达到帮助应急决策机构能迅速高效地完成天然气管道事故应急救援方案和行动的目的,运用UCINET软件对天然气管道应急体系的网络结构进行优化。通过分析应急指挥体系的自组织特性、控制特性和不确定性,参考美国卡特里娜飓风事故的应急救援组织网络,借助UCINET对天然气管道事故应急救援体系中的组织部门程度、接近和中间集中性分别进行相应的计算分析,归纳总结出天然气管道事故应急过程中最重要的组织部门。通过加强重要组织部门的通讯能力,实现对网络结构的优化,为提高部门间的协作能力,快速高效地完成应急救援任务提供支持。     

天然气管道工程风险对策研究

风险管理对策包括风险规避、风险控制与消减、风险自留和风险转移四个方面,风险管理的目标即是通过科学的风险管理策略使风险降到可以接受的水平。企业对风险的容忍程度除与风险控制的期望成本相关外,还与企业的风险偏好,以及政治、经济等外部环境因素相关。管道建设工程面临的风险因素复杂,可以从人的因素、物的因素、环境的因素和管理的因素四个方面进行识别和归类。各风险事件发生的町能性以及后果严重性各不相同,在管道建设工程风险管理中过程中要综合采用各种风险对策,使每一风险因素降低到企业所能够承受的水平,甚至可以采用改线绕过特定风险地域或保险转移的策略,使项日业主不再承担特定的风险责任。     

Quantitative risk analysis of urban natural gas pipeline networks using geographical information systems

This paper presents a novel quantitative risk analysis process for urban natural gas pipeline networks using geographical information systems (GIS). The process incorporates an assessment of failure rates of integrated pipeline networks, a quantitative analysis model of accident consequences, and assessments of individual and societal risks. Firstly, the failure rates of the pipeline network are calculated using empirical formulas influenced by parameters such as external interference, corrosion, construction defects, and ground movements. Secondly, the impacts of accidents due to gas leakage, diffusion, fires, and explosions are analyzed by calculating the area influenced by poisoning, burns, and deaths. Lastly, based on the previous analyses, individual risks and social risks are calculated. The application of GIS technology helps strengthen the quantitative risk analysis (QRA) model and allows construction of a QRA system for urban gas pipeline networks that can aid pipeline management staff in demarcating high risk areas requiring more frequent inspections.     

天然气输气管道泄漏事故热辐射危害风险分析

针对天然气输气管道泄漏事故,结合Pasquill-Gifford扩散模型,建立合适的泄漏源模型,考虑天然气泄漏的初始动量和浮力的影响,获得不同位置处的天然气浓度分布.在此基础上,对天然气泄漏事故喷射火焰的热辐射危害进行风险分析,绘制了相应的社会风险曲线图,研究了可能导致的个人风险及社会风险.     

An integrated EDIB model for probabilistic risk analysis of natural gas pipeline leakage accidents

Natural gas pipeline construction is developing rapidly worldwide to meet the needs of international and domestic energy transportation. Meanwhile, leakage accidents occur to natural gas pipelines frequently due to mechanical failure, personal operation errors, etc., and induce huge economic property loss, environmental damages, and even casualties. However, few models have been developed to describe the evolution process of natural gas pipeline leakage accidents (NGPLA) and assess their corresponding consequences and influencing factors quantitatively. Therefore, this study aims to propose a comprehensive risk analysis model, named EDIB (ET-DEMATEL-ISM-BN) model, which can be employed to analyze the accident evolution process of NGPLA and conduct probabilistic risk assessments of NGPLA with the consideration of multiple influencing factors. In the proposed integrated model, event tree analysis (ET) is employed to analyze the evolution process of NGPLA before the influencing factors of accident evolution can be identified with the help of accident reports. Then, the combination of DEMATEL (Decision-making Trial and Evaluation Laboratory) and ISM (Interpretative Structural Modeling) is used to determine the relationship among accident evolution events of NGPLA and obtain a hierarchical network, which can be employed to support the construction of a Bayesian network (BN) model. The prior conditional probabilities of the BN model were determined based on the data analysis of 773 accident reports or expert judgment with the help of the Dempster-Shafer evidence theory. Finally, the developed BN model was used to conduct accident evolution scenario analysis and influencing factor sensitivity analysis with respect to secondary accidents (fire, vapor cloud explosion, and asphyxia or poisoning). The results show that ignition is the most critical influencing factor leading to secondary accidents. The occurrence time and occurrence location of NGPLA mainly affect the efficiency of emergency response and further influence the accident consequence. Meanwhile, the weight ranking of economic loss, environmental influence, and casualties on social influence is determined with respect to NGPLAs.     

陕京二线输气管道风险预评价

采用EST法对建设中的陕京二线输气管道进行了风险评价,得到了管道的高风险区段.通过对评价结果的分析,得出了造成各管段风险值较高的原因,并提出了相应控制措施.